Συντελεστής μορφής, όγκος buffer και άλλα χαρακτηριστικά του σκληρού δίσκου. Τι είναι η προσωρινή μνήμη σε έναν σκληρό δίσκο;
Προσωρινή μνήμη- Πρόκειται για εξαιρετικά γρήγορη μνήμη, η οποία έχει αυξημένη απόδοση σε σύγκριση με τη μνήμη RAM.
Η προσωρινή μνήμη συμπληρώνει τη λειτουργική τιμή της RAM.
Όταν εκτελείται ένας υπολογιστής, όλοι οι υπολογισμοί πραγματοποιούνται στον επεξεργαστή και τα δεδομένα για αυτούς τους υπολογισμούς και τα αποτελέσματά τους αποθηκεύονται στη μνήμη RAM. Η ταχύτητα του επεξεργαστή είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα ανταλλαγής πληροφοριών με τη μνήμη RAM. Λαμβάνοντας υπόψη ότι μεταξύ δύο λειτουργιών του επεξεργαστή μπορούν να εκτελεστούν μία ή περισσότερες λειτουργίες σε πιο αργή μνήμη, διαπιστώνουμε ότι ο επεξεργαστής πρέπει να είναι σε αδράνεια από καιρό σε καιρό και η συνολική ταχύτητα του υπολογιστή πέφτει.
Η κρυφή μνήμη ελέγχεται από έναν ειδικό ελεγκτή, ο οποίος, αναλύοντας το πρόγραμμα που εκτελείται, προσπαθεί να προβλέψει ποια δεδομένα και εντολές θα χρειαστεί πιθανότατα ο επεξεργαστής στο εγγύς μέλλον και τα αντλεί στην κρυφή μνήμη, δηλ. Ο ελεγκτής κρυφής μνήμης φορτώνει τα απαραίτητα δεδομένα από τη μνήμη RAM στη μνήμη cache και επιστρέφει, όταν είναι απαραίτητο, δεδομένα που έχουν τροποποιηθεί από τον επεξεργαστή στη μνήμη RAM.
Η κρυφή μνήμη του επεξεργαστή εκτελεί περίπου την ίδια λειτουργία με τη μνήμη RAM. Μόνο η κρυφή μνήμη είναι ενσωματωμένη στον επεξεργαστή και επομένως είναι ταχύτερη από τη μνήμη RAM, εν μέρει λόγω της θέσης της. Εξάλλου, οι γραμμές επικοινωνίας που εκτελούνται κατά μήκος της μητρικής πλακέτας και του βύσματος έχουν επιζήμια επίδραση στην ταχύτητα. Η κρυφή μνήμη ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή βρίσκεται απευθείας στον επεξεργαστή, καθιστώντας δυνατή τη συντόμευση των γραμμών επικοινωνίας και τη βελτίωση των παραμέτρων τους.
Η προσωρινή μνήμη χρησιμοποιείται από τον επεξεργαστή για την αποθήκευση πληροφοριών. Αποθηκεύει προσωρινά τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνότερα, λόγω των οποίων μειώνεται σημαντικά ο χρόνος της επόμενης πρόσβασης σε αυτά.
Όλοι οι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν μια κρυφή μνήμη (στα Αγγλικά - cache) - μια συστοιχία εξαιρετικά γρήγορης μνήμης RAM, η οποία είναι μια προσωρινή μνήμη μεταξύ του σχετικά αργού ελεγκτή μνήμης συστήματος και του επεξεργαστή. Αυτό το buffer αποθηκεύει μπλοκ δεδομένων με τα οποία η CPU λειτουργεί αυτήν τη στιγμή, μειώνοντας έτσι σημαντικά τον αριθμό των κλήσεων του επεξεργαστή στην εξαιρετικά αργή (σε σύγκριση με την ταχύτητα του επεξεργαστή) μνήμη συστήματος.
Αυτό αυξάνει σημαντικά τη συνολική απόδοση του επεξεργαστή.
Επιπλέον, στους σύγχρονους επεξεργαστές η κρυφή μνήμη δεν είναι πλέον ένας ενιαίος πίνακας μνήμης, όπως πριν, αλλά χωρίζεται σε πολλά επίπεδα. Η ταχύτερη, αλλά σχετικά μικρή σε μέγεθος, κρυφή μνήμη πρώτου επιπέδου (που υποδηλώνεται ως L1), με την οποία λειτουργεί ο πυρήνας του επεξεργαστή, χωρίζεται συχνότερα σε δύο μισά - την κρυφή μνήμη εντολών και την κρυφή μνήμη δεδομένων. Η κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου αλληλεπιδρά με τη μνήμη cache L1 - L2, η οποία, κατά κανόνα, είναι πολύ μεγαλύτερη σε όγκο και αναμειγνύεται, χωρίς να διαιρείται σε προσωρινή μνήμη εντολών και κρυφή μνήμη δεδομένων.
Ορισμένοι επεξεργαστές επιτραπέζιου υπολογιστή, ακολουθώντας το παράδειγμα των επεξεργαστών διακομιστή, μερικές φορές αποκτούν επίσης μια κρυφή μνήμη L3 τρίτου επιπέδου. Η κρυφή μνήμη L3 είναι συνήθως ακόμη μεγαλύτερη σε μέγεθος, αν και κάπως πιο αργή από την L2 (λόγω του γεγονότος ότι ο δίαυλος μεταξύ L2 και L3 είναι στενότερος από τον δίαυλο μεταξύ L1 και L2), αλλά η ταχύτητά του, σε κάθε περίπτωση, είναι δυσανάλογα υψηλότερη από τη μνήμη του συστήματος ταχύτητας.
Υπάρχουν δύο τύποι κρυφής μνήμης: αποκλειστική και μη συμπεριλαμβανόμενη κρυφή μνήμη. Στην πρώτη περίπτωση, οι πληροφορίες σε κρυφές μνήμες όλων των επιπέδων οριοθετούνται σαφώς - καθεμία από αυτές περιέχει αποκλειστικά πρωτότυπες πληροφορίες, ενώ στην περίπτωση μιας μη αποκλειστικής κρυφής μνήμης, οι πληροφορίες μπορούν να αντιγραφούν σε όλα τα επίπεδα προσωρινής αποθήκευσης. Σήμερα είναι δύσκολο να πούμε ποιο από αυτά τα δύο σχήματα είναι πιο σωστό - και τα δύο έχουν και τα μειονεκτήματα και τα θετικά. Το αποκλειστικό σχήμα προσωρινής αποθήκευσης χρησιμοποιείται σε επεξεργαστές AMD, ενώ το μη αποκλειστικό σε επεξεργαστές Intel.
Αποκλειστική μνήμη cache
Η αποκλειστική κρυφή μνήμη προϋποθέτει τη μοναδικότητα των πληροφοριών που βρίσκονται στα L1 και L2.
Κατά την ανάγνωση πληροφοριών από τη μνήμη RAM στη μνήμη cache, οι πληροφορίες εισάγονται αμέσως στο L1. Όταν το L1 είναι γεμάτο, οι πληροφορίες μεταφέρονται από το L1 στο L2.
Εάν, όταν ο επεξεργαστής διαβάζει πληροφορίες από το L1, δεν υπάρχουν οι απαραίτητες πληροφορίες, τότε αναζητείται στο L2. Εάν βρεθούν οι απαραίτητες πληροφορίες στο L2, τότε η κρυφή μνήμη πρώτου και δεύτερου επιπέδου ανταλλάσσουν γραμμές μεταξύ τους (η "παλαιότερη" γραμμή από το L1 τοποθετείται στο L2 και η απαιτούμενη γραμμή από το L2 γράφεται στη θέση της). Εάν δεν βρεθούν οι απαραίτητες πληροφορίες στο L2, τότε η πρόσβαση πηγαίνει στη μνήμη RAM.
Η αποκλειστική αρχιτεκτονική χρησιμοποιείται σε συστήματα όπου η διαφορά μεταξύ των όγκων της κρυφής μνήμης πρώτου και δεύτερου επιπέδου είναι σχετικά μικρή.
Συμπεριλαμβανόμενης προσωρινής μνήμης
Μια αρχιτεκτονική χωρίς αποκλεισμούς περιλαμβάνει διπλασιασμό των πληροφοριών που βρίσκονται στα L1 και L2.
Το πρόγραμμα εργασίας έχει ως εξής. Κατά την αντιγραφή πληροφοριών από τη μνήμη RAM στην κρυφή μνήμη, δημιουργούνται δύο αντίγραφα, ένα αντίγραφο αποθηκεύεται στο L2 και το άλλο αντίγραφο αποθηκεύεται στο L1. Όταν το L1 γεμίσει εντελώς, οι πληροφορίες αντικαθίστανται σύμφωνα με την αρχή της αφαίρεσης των "παλαιότερων δεδομένων" - LRU (Λάγότερα χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα). Το ίδιο συμβαίνει και με την κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου, αλλά επειδή ο όγκος της είναι μεγαλύτερος, οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε αυτήν περισσότερο.
Όταν ο επεξεργαστής διαβάζει πληροφορίες από τη μνήμη cache, λαμβάνονται από το L1. Εάν οι απαραίτητες πληροφορίες δεν βρίσκονται στην κρυφή μνήμη πρώτου επιπέδου, τότε αναζητούνται στο L2. Εάν οι απαραίτητες πληροφορίες βρεθούν στην κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου, αντιγράφονται στο L1 (χρησιμοποιώντας την αρχή LRU) και στη συνέχεια μεταφέρονται στον επεξεργαστή. Εάν δεν βρεθούν οι απαραίτητες πληροφορίες στην κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου, τότε διαβάζονται από τη μνήμη RAM.
Η αρχιτεκτονική περιεκτικότητας χρησιμοποιείται σε εκείνα τα συστήματα όπου η διαφορά στο μέγεθος της κρυφής μνήμης πρώτου και δεύτερου επιπέδου είναι μεγάλη.
Ωστόσο, η προσωρινή μνήμη είναι αναποτελεσματική όταν εργάζεστε με μεγάλες ποσότητες δεδομένων (βίντεο, ήχος, γραφικά, αρχεία). Τέτοια αρχεία απλά δεν χωρούν στην κρυφή μνήμη, επομένως πρέπει να έχετε συνεχώς πρόσβαση στη μνήμη RAM ή ακόμα και στον σκληρό δίσκο. Σε τέτοιες περιπτώσεις, όλα τα πλεονεκτήματα εξαφανίζονται. Γι' αυτό οι επεξεργαστές προϋπολογισμού (για παράδειγμα, η Intel Celeron) με μειωμένη κρυφή μνήμη είναι τόσο δημοφιλείς που η απόδοση σε εργασίες πολυμέσων (που σχετίζονται με την επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων) δεν επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την κρυφή μνήμη μέγεθος, ακόμη και παρά τη μειωμένη συχνότητα λειτουργίας των λεωφορείων Intel Celeron.
Προσωρινή μνήμη σκληρού δίσκου
Κατά κανόνα, όλοι οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι έχουν τη δική τους μνήμη RAM, που ονομάζεται μνήμη cache ή απλά cache. Οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων αναφέρονται συχνά σε αυτή τη μνήμη ως μνήμη buffer. Το μέγεθος και η δομή της κρυφής μνήμης διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των κατασκευαστών και για διαφορετικά μοντέλα σκληρών δίσκων.
Η προσωρινή μνήμη λειτουργεί ως προσωρινή μνήμη για την αποθήκευση ενδιάμεσων δεδομένων που έχουν ήδη αναγνωσθεί από τον σκληρό δίσκο, αλλά δεν έχουν ακόμη μεταφερθεί για περαιτέρω επεξεργασία, καθώς και για την αποθήκευση δεδομένων στα οποία το σύστημα έχει πρόσβαση αρκετά συχνά. Η ανάγκη για αποθήκευση μέσω μεταφοράς προκαλείται από τη διαφορά μεταξύ της ταχύτητας ανάγνωσης δεδομένων από τον σκληρό δίσκο και της απόδοσης του συστήματος.
Συνήθως, η κρυφή μνήμη χρησιμοποιείται τόσο για εγγραφή όσο και για ανάγνωση δεδομένων, αλλά στις μονάδες SCSI είναι μερικές φορές απαραίτητο να επιβάλλεται η ενεργοποίηση της προσωρινής αποθήκευσης εγγραφής, επομένως η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής δίσκου είναι συνήθως απενεργοποιημένη από προεπιλογή για το SCSI. Αν και αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα παραπάνω, το μέγεθος της κρυφής μνήμης δεν είναι καθοριστικό για τη βελτίωση της απόδοσης.
Είναι πιο σημαντικό να οργανωθεί η ανταλλαγή δεδομένων με τη μνήμη cache για να αυξηθεί η απόδοση του δίσκου στο σύνολό του.
Επιπλέον, η απόδοση γενικά επηρεάζεται από τους αλγόριθμους λειτουργίας των ηλεκτρονικών ελέγχου, οι οποίοι αποτρέπουν σφάλματα κατά την εργασία με το buffer (αποθήκευση άσχετων δεδομένων, τμηματοποίηση κ.λπ.)
Θεωρητικά: όσο μεγαλύτερη είναι η κρυφή μνήμη, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα τα απαραίτητα δεδομένα να βρίσκονται στο buffer και δεν θα χρειαστεί να «ενοχληθεί» ο σκληρός δίσκος. Αλλά στην πράξη, συμβαίνει ότι ένας δίσκος με μεγάλη ποσότητα μνήμης cache δεν διαφέρει πολύ στην απόδοση από έναν σκληρό δίσκο με μικρότερη ποσότητα· αυτό συμβαίνει όταν εργάζεστε με μεγάλα αρχεία.
Η πιο διάσημη Alyosha του Runet μοιράζεται συγκλονιστικές πληροφορίες.
http://www.exler.ru/blog/item/12406/?25
Θυμάμαι ότι στη δεκαετία του '90, σε διάφορους υπολογιστές για τους οποίους η απόδοση ήταν σημαντική κατά την εργασία με σκληρό δίσκο, χρησιμοποιούσα τους λεγόμενους ελεγκτές κρυφής μνήμης: αυτοί ήταν πίνακες εξοπλισμένοι με υποδοχές για κανονική μνήμη RAM, στις οποίες είχε εισαχθεί μια συγκεκριμένη ποσότητα αυτής της μνήμης , και με τη βοήθεια του Η πλακέτα χρησιμοποιήθηκε για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων από τον σκληρό δίσκο. Αυτό το πράγμα επιτάχυνε πολύ την εργασία με τον σκληρό δίσκο, ειδικά όταν χρησιμοποιείτε πακέτα γραφικών όπως το Corel Draw.
Ειδικά όταν χρησιμοποιείτε πακέτα γραφικών όπως το Corel Draw. Ακριβώς.
(η ρωγμή των σκισμένων προτύπων, ο γδούπος ενός κεφαλιού που χτυπά το τραπέζι)
Αρχικά, ας ορίσουμε τι είναι η προσωρινή μνήμη δίσκου υλικού.
Σε γενικές γραμμές, αυτό είναι ένα μικρό κομμάτι μνήμης RAM, "ραμμένο" στα ηλεκτρονικά του σκληρού δίσκου.
Η προσωρινή μνήμη λειτουργεί ως buffer για την αποθήκευση ενδιάμεσων δεδομένων που έχουν ήδη διαβαστεί από τον σκληρό δίσκο, αλλά δεν έχουν υποβληθεί ακόμη για περαιτέρω επεξεργασία, και για την αποθήκευση δεδομένων στα οποία το σύστημα έχει αρκετά συχνά πρόσβαση. Η ανάγκη για αποθήκευση μέσω μεταφοράς προκαλείται από τη διαφορά μεταξύ της ταχύτητας ανάγνωσης δεδομένων από τον σκληρό δίσκο και της απόδοσης του συστήματος.
Εάν ένα αρχείο χρησιμοποιείται συχνά από το σύστημα, θα τοποθετηθεί στην κρυφή μνήμη του δίσκου προκειμένου 1) να μην τραβήξει τον δίσκο άσκοπα και 2) να επιταχύνει την πρόσβαση σε αυτό το αρχείο. Σκότωσε δύο πουλιά με μια πέτρα.
Σε γενικές γραμμές, δεν είναι το αρχείο που τοποθετείται στην κρυφή μνήμη, αλλά τυχόν περιεχόμενα των μπλοκ δίσκων υλικού που διαβάζονται συχνά. Για παράδειγμα, δεδομένα υπηρεσίας συστήματος αρχείων. Ή MBR. Ή 12 kilobyte από τη μέση ενός αρχείου βάσης δεδομένων gigabyte. Ο δίσκος δεν αναγνωρίζει το περιεχόμενό του, δεν τον νοιάζει.
Η κατάσταση με το αρχείο εμφανίζεται για σαφήνεια.
Το πρόβλημα είναι ότι στη δεκαετία του '90, οι δίσκοι παράγονταν είτε χωρίς προσωρινή μνήμη, είτε ήταν πολύ μικροί για να αποθηκεύσουν τα απαραίτητα δεδομένα. Και αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε με τη χρήση ελεγκτών προσωρινής μνήμης.
Στη συνέχεια, οι δίσκοι έγιναν αισθητά πιο γρήγοροι, το λειτουργικό σύστημα άρχισε να κάνει αξιοπρεπή αποθήκευση στην προσωρινή μνήμη και οι μεμονωμένοι ελεγκτές προσωρινής μνήμης σιγά-σιγά εξαφανίστηκαν, ειδικά επειδή δεν ήταν φθηνοί, συν το ότι έπρεπε να αγοράσετε μνήμη για αυτούς.
Όσον αφορά τη σχετική ταχύτητα, οι σκληροί δίσκοι δεν είναι πολύ πίσω από την ταχύτητα της δεκαετίας του '90: εξακολουθούν να είναι το πιο αργό μέρος ενός υπολογιστή. Αλλά η ανάπτυξη της τεχνολογίας κατέστησε δυνατή την τοποθέτηση επαρκούς ποσότητας προσωρινής μνήμης σε δίσκους. Επαρκεί για την εξάλειψη της ανάγκης για ξεχωριστούς ελεγκτές κρυφής μνήμης.
Επιπλέον, στα λειτουργικά συστήματα Unix, η πρόσθετη κρυφή μνήμη είναι «έξτρα» (αχρησιμοποίητη) RAM. Τα λεγόμενα, κρυφή μνήμη δίσκου λογισμικού. Μερικές φορές αποκαλείται "κρυφή μνήμη προσωρινής αποθήκευσης", αλλά είναι λίγο διαφορετικό.
Το έχουν και τα Windows, αλλά όλα τα πλεονεκτήματά του αντισταθμίζονται πλήρως από την ανεπαρκή χρήση του αρχείου ανταλλαγής.
Η κανονική κατάσταση του συστήματος: τα περιεχόμενα της μνήμης RAM βρίσκονται στο δίσκο (pagefile.sys) και τα περιεχόμενα του δίσκου βρίσκονται στη μνήμη RAM (cache δίσκου λογισμικού). Σχιζοφρένεια.
Πριν από λίγο καιρό, αυτοί οι ελεγκτές προσωρινής μνήμης άρχισαν να επιστρέφουν, αλλά με τη μορφή μονάδων SSD. Αρχικά, εμφανίστηκαν οι λεγόμενοι υβριδικοί δίσκοι - κανονικοί σκληροί δίσκοι, οι οποίοι είχαν επίσης ενσωματωμένο ξεχωριστό μικρό SSD (16-32 GB), το οποίο χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά για προσωρινή αποθήκευση.
Ο συγγραφέας δεν καταλαβαίνει ότι τίποτα δεν πήγε πουθενά, μόνο για να επιστρέψει με πυροτεχνήματα και φανφάρες.
Και ότι οι υβριδικοί δίσκοι είναι ένα τέχνασμα μάρκετινγκ (για κάποιο λόγο έβαλαν έναν SSD 16 gig σε μια κανονική μονάδα δίσκου και μάλιστα με μειωμένη λειτουργικότητα).
Και το πιο λογικό, είναι πιο απλό και σωστό να χρησιμοποιείτε δύο βίδες: έναν γρήγορο SSD για το σύστημα και μια κανονική βίδα για τα δεδομένα. Επειδή μια κρυφή μνήμη 16 συναυλιών είναι μαγευτική ανοησία (με μια προειδοποίηση: προς το παρόν).
Και τώρα έχουν αρχίσει να παράγουν ξεχωριστούς SSD, οι οποίοι χρησιμοποιούνται επίσης ειδικά για την προσωρινή αποθήκευση.
Ανάγνωση - κανονικοί SSD με κόκκινη επιγραφή "Μόνο Cache".
Το μόνο χειρότερο από έναν λαμέ είναι ένας λαμέ με μεγάλο κοινό. ©
Δημοσιεύτηκε από τον σκληρό δίσκο.
Δεν αγνοήσαμε επίσης τη διεπαφή HDD, όπου συζητήθηκαν τα κύρια χαρακτηριστικά και οι διαφορές Διασύνδεση SATAκαι ξεπερασμένο IDE. Και φυσικά δεν έχουμε ξεχάσει, ίσως το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό - αυτό χωρητικότητα σκληρού δίσκου.
Σε αυτό το υλικό θα μιλήσουμε για τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά των σκληρών δίσκων, τα οποία δεν είναι λιγότερο σημαντικά από τα παραπάνω.
Συντελεστής μορφής σκληρού δίσκου
Αυτή τη στιγμή, δύο παράγοντες μορφής σκληρών δίσκων χρησιμοποιούνται ευρέως - 2,5 και 3,5 ίντσες. Ο παράγοντας μορφής καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τις διαστάσεις των σκληρών δίσκων. Παρεμπιπτόντως, ένας σκληρός δίσκος 3,5” μπορεί να φιλοξενήσει έως και 5 δίσκους δίσκου και ένας σκληρός δίσκος 2,5” μπορεί να φιλοξενήσει έως και 3 πλάκες. Αλλά στη σύγχρονη πραγματικότητα, αυτό δεν αποτελεί πλεονέκτημα, καθώς οι προγραμματιστές έχουν καθορίσει μόνοι τους ότι δεν συνιστάται η εγκατάσταση περισσότερων από 2 πλατό σε συνηθισμένους σκληρούς δίσκους υψηλής απόδοσης. Αν και, ο παράγοντας μορφής 3,5” δεν σκοπεύει να εγκαταλείψει καθόλου και, όσον αφορά τη ζήτηση, ξεπερνά με σιγουριά τα 2,5” στην κατηγορία επιτραπέζιων υπολογιστών.
Δηλαδή, για ένα επιτραπέζιο σύστημα, προς το παρόν είναι λογικό να αγοράσετε μόνο 3,5”, αφού ανάμεσα στα πλεονεκτήματα αυτού του παράγοντα μορφής, μπορεί κανείς να σημειώσει χαμηλότερο κόστος ανά gigabyte χώρου, με μεγαλύτερο όγκο. Αυτό επιτυγχάνεται χάρη σε μια μεγαλύτερη πιατέλα, η οποία, με την ίδια πυκνότητα εγγραφής, μπορεί να φιλοξενήσει μεγαλύτερο όγκο δεδομένων από 2,5”. Παραδοσιακά, τα 2,5” τοποθετούνταν πάντα ως παράγοντας μορφής για φορητούς υπολογιστές, κυρίως λόγω των διαστάσεων του.
Υπάρχουν και άλλοι παράγοντες μορφής. Για παράδειγμα, πολλές φορητές συσκευές χρησιμοποιούν σκληρούς δίσκους 1,8" αλλά δεν θα σταθούμε λεπτομερώς σε αυτές.
Μέγεθος κρυφής μνήμης σκληρού δίσκου
Προσωρινή μνήμηείναι μια εξειδικευμένη μνήμη RAM που λειτουργεί ως ενδιάμεσος σύνδεσμος (buffer) για την αποθήκευση δεδομένων που έχουν ήδη διαβαστεί από τον σκληρό δίσκο, αλλά δεν έχουν ακόμη μεταφερθεί απευθείας για επεξεργασία. Η ίδια η παρουσία του buffer προκλήθηκε από μια σημαντική διαφορά στην ταχύτητα λειτουργίας μεταξύ των υπολοίπων στοιχείων του συστήματος και του σκληρού δίσκου.
Ως εκ τούτου, ένα χαρακτηριστικό της κρυφής μνήμης HDD είναι η ένταση. Αυτή τη στιγμή, οι πιο δημοφιλείς σκληροί δίσκοι είναι αυτοί με buffer 32 και 64 MB. Στην πραγματικότητα, η αγορά ενός σκληρού δίσκου με μεγάλη ποσότητα μνήμης cache δεν θα διπλασιάσει την απόδοση όπως μπορεί να φαίνεται με βάση την κλασική αριθμητική. Επιπλέον, οι δοκιμές έχουν δείξει ότι το πλεονέκτημα των σκληρών δίσκων με μνήμη cache 64 MB εκδηλώνεται αρκετά σπάνια και μόνο κατά την εκτέλεση συγκεκριμένων εργασιών. Επομένως, εάν είναι δυνατόν, αξίζει να αγοράσετε έναν σκληρό δίσκο με μεγαλύτερη μνήμη cache, αλλά εάν αυτό έχει σημαντικό κόστος στην τιμή, τότε δεν είναι αυτή η παράμετρος στην οποία πρέπει να εστιάσετε πρώτα.
Χρόνος τυχαίας πρόσβασης
Η ένδειξη χρόνου τυχαίας πρόσβασης σκληρού δίσκου χαρακτηρίζει το χρόνο κατά τον οποίο ο σκληρός δίσκος είναι εγγυημένος ότι θα εκτελέσει μια λειτουργία ανάγνωσης οπουδήποτε στον σκληρό δίσκο. Δηλαδή, σε ποια χρονική περίοδο η κεφαλή ανάγνωσης θα μπορεί να φτάσει στον πιο απομακρυσμένο τομέα του σκληρού δίσκου. Αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα χαρακτηριστικά της ταχύτητας του άξονα του σκληρού δίσκου που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Εξάλλου, όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα περιστροφής, τόσο πιο γρήγορα η κεφαλή μπορεί να φτάσει στην επιθυμητή διαδρομή. Στους σύγχρονους σκληρούς δίσκους αυτό το ποσοστό κυμαίνεται από 2 έως 16 ms.
Άλλα χαρακτηριστικά του σκληρού δίσκου
Τώρα ας απαριθμήσουμε εν συντομία και συνοπτικά τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά των σκληρών δίσκων:
- Κατανάλωση ενέργειας – οι σκληροί δίσκοι καταναλώνουν πολύ λίγο. Επιπλέον, συχνά υποδεικνύεται η μέγιστη κατανάλωση ισχύος, η οποία εμφανίζεται μόνο σε ενδιάμεσα στάδια λειτουργίας κατά τη διάρκεια του φορτίου αιχμής. Κατά μέσο όρο είναι 1,5-4,5 W.
- Αξιοπιστία (MTBF) – ο λεγόμενος χρόνος μεταξύ των αστοχιών.
- Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων – από την εξωτερική ζώνη του δίσκου: από 60 έως 114 Mb/s και από την εσωτερική ζώνη – από 44,2 έως 75 Mb/s.
- Αριθμός λειτουργιών εισόδου/εξόδου ανά δευτερόλεπτο (IOPS) – για σύγχρονους σκληρούς δίσκους αυτός ο αριθμός είναι περίπου 50/100 op/s, με τυχαία και διαδοχική πρόσβαση.
Έτσι, εξετάσαμε όλα τα χαρακτηριστικά των σκληρών δίσκων χρησιμοποιώντας μια μικρή σειρά άρθρων. Φυσικά, πολλές παράμετροι τέμνονται και, σε κάποιο βαθμό, επηρεάζουν η μία την άλλη. Ωστόσο, με βάση πληροφορίες σχετικά με όλες αυτές τις παραμέτρους, μπορείτε να μοντελοποιήσετε μια μελλοντική συσκευή για τον εαυτό σας και, όταν επιλέγετε, να κατανοήσετε σαφώς ποιο μοντέλο πρέπει να προτιμάται στη συγκεκριμένη περίπτωση.
Αλλά τέτοια παιχνίδια μπορούν να κατασκευαστούν από παλιούς σκληρούς δίσκους, ή μάλλον από εξαρτήματα ενός σκληρού δίσκου. Για παράδειγμα, οι τροχοί είναι κατασκευασμένοι από έναν κινητήρα ατράκτου ενός σκληρού δίσκου, ο οποίος κινεί έναν άξονα με κεφαλή ανάγνωσης.
Χαιρετισμούς, αγαπητοί αναγνώστες! Για τους κανονικούς ανθρώπους, των οποίων η συνείδηση δεν έχει ακόμη θολώσει από την εξοικείωση με την τεχνολογία των υπολογιστών, όταν ακούνε τη λέξη «Winchester» ο πρώτος σύνδεσμος που προκύπτει είναι το περίφημο κυνηγετικό τουφέκι, εξαιρετικά δημοφιλές στις ΗΠΑ. Οι επιστήμονες υπολογιστών έχουν εντελώς διαφορετικές συσχετίσεις - αυτό είναι που οι περισσότεροι από εμάς αποκαλούμε σκληρό δίσκο.
Στη σημερινή δημοσίευση, θα εξετάσουμε τι είναι η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου, σε τι χρειάζεται και πόσο σημαντική είναι αυτή η παράμετρος για την εκτέλεση διαφόρων εργασιών.
Πώς λειτουργεί ένας σκληρός δίσκος
Ο σκληρός δίσκος είναι ουσιαστικά μια μονάδα δίσκου στην οποία αποθηκεύονται όλα τα αρχεία χρήστη, καθώς και το ίδιο το λειτουργικό σύστημα. Θεωρητικά, μπορείτε να κάνετε χωρίς αυτήν τη λεπτομέρεια, αλλά στη συνέχεια το λειτουργικό σύστημα θα πρέπει να φορτωθεί από αφαιρούμενα μέσα ή μέσω σύνδεσης δικτύου και τα έγγραφα εργασίας θα πρέπει να αποθηκευτούν σε έναν απομακρυσμένο διακομιστή.
Η βάση του σκληρού δίσκου είναι μια στρογγυλή πλάκα αλουμινίου ή γυαλιού. Έχει επαρκή βαθμό ακαμψίας, γι' αυτό το εξάρτημα ονομάζεται σκληρός δίσκος. Η πλάκα είναι επικαλυμμένη με ένα στρώμα σιδηρομαγνητικού υλικού (συνήθως διοξείδιο του χρωμίου), οι συστάδες του οποίου θυμούνται το ένα ή το μηδέν μέσω μαγνήτισης και απομαγνήτισης. Μπορεί να υπάρχουν πολλές τέτοιες πλάκες σε έναν άξονα. Ένας μικρός ηλεκτροκινητήρας υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιείται για περιστροφή.
Σε αντίθεση με ένα γραμμόφωνο, στο οποίο η βελόνα αγγίζει τον δίσκο, οι κεφαλές ανάγνωσης δεν βρίσκονται δίπλα στους δίσκους, αφήνοντας μια απόσταση πολλών νανόμετρων. Λόγω της απουσίας μηχανικής επαφής, η διάρκεια ζωής μιας τέτοιας συσκευής αυξάνεται.
Ωστόσο, κανένα μέρος δεν διαρκεί για πάντα: με την πάροδο του χρόνου, ο σιδηρομαγνήτης χάνει τις ιδιότητές του, πράγμα που σημαίνει ότι οδηγεί σε απώλεια χώρου στον σκληρό δίσκο, συνήθως μαζί με τα αρχεία χρήστη. 
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, για σημαντικά ή αγαπητά δεδομένα (για παράδειγμα, ένα αρχείο οικογενειακών φωτογραφιών ή τους καρπούς της δημιουργικότητας του ιδιοκτήτη του υπολογιστή), συνιστάται να δημιουργήσετε ένα αντίγραφο ασφαλείας, ή καλύτερα, πολλά ταυτόχρονα.
Τι είναι η προσωρινή μνήμη
Η προσωρινή μνήμη ή η προσωρινή μνήμη είναι ένας ειδικός τύπος μνήμης RAM, ένα είδος «στρώματος» μεταξύ του μαγνητικού δίσκου και των στοιχείων του υπολογιστή που επεξεργάζεται τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στον σκληρό δίσκο. Έχει σχεδιαστεί για ομαλότερη ανάγνωση πληροφοριών και αποθήκευση δεδομένων στα οποία αυτή τη στιγμή έχει συχνότερη πρόσβαση ο χρήστης ή το λειτουργικό σύστημα.
Τι επηρεάζει το μέγεθος της προσωρινής μνήμης: όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα δεδομένων που χωράει σε αυτήν, τόσο λιγότερο συχνά ο υπολογιστής πρέπει να έχει πρόσβαση στον σκληρό δίσκο. Αντίστοιχα, η απόδοση ενός τέτοιου σταθμού εργασίας αυξάνεται (όπως ήδη γνωρίζετε, από άποψη απόδοσης, ο μαγνητικός δίσκος ενός σκληρού δίσκου είναι σημαντικά κατώτερος από ένα τσιπ RAM), καθώς και, έμμεσα, η διάρκεια ζωής του σκληρού δίσκου.
Έμμεσα επειδή διαφορετικοί χρήστες χρησιμοποιούν τον σκληρό δίσκο με διαφορετικούς τρόπους: για παράδειγμα, ένας λάτρης ταινιών που τους παρακολουθεί σε έναν διαδικτυακό κινηματογράφο μέσω ενός προγράμματος περιήγησης θα έχει θεωρητικά έναν σκληρό δίσκο που θα διαρκέσει περισσότερο από έναν θαυμαστή ταινιών που κατεβάζει ταινίες μέσω torrent και τις παρακολουθεί χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα αναπαραγωγής βίντεο.
Μπορείτε να μαντέψετε γιατί; Αυτό είναι σωστό, λόγω του περιορισμένου αριθμού κύκλων επανεγγραφής πληροφοριών στον σκληρό δίσκο. 
Πώς να δείτε το μέγεθος του buffer
Για να δείτε το μέγεθος της προσωρινής μνήμης, θα πρέπει να κάνετε λήψη και εγκατάσταση του βοηθητικού προγράμματος HD Tune. Μετά την έναρξη του προγράμματος, η παράμετρος που σας ενδιαφέρει βρίσκεται στην καρτέλα «Πληροφορίες» στο κάτω μέρος της σελίδας.
Βέλτιστα μεγέθη για διάφορες εργασίες
Τίθεται ένα λογικό ερώτημα: ποια μνήμη buffer είναι καλύτερη για έναν οικιακό υπολογιστή και τι προσφέρει πρακτικά; Φυσικά, κατά προτίμηση περισσότερο. Ωστόσο, οι ίδιοι οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων επιβάλλουν περιορισμούς στον χρήστη: για παράδειγμα, ένας σκληρός δίσκος με 128 MB buffer μνήμης θα κοστίζει σημαντικά πάνω από το μέσο όρο.
Αυτό είναι το μέγεθος της προσωρινής μνήμης στο οποίο συνιστώ να εστιάσετε εάν θέλετε να δημιουργήσετε έναν υπολογιστή παιχνιδιών που δεν θα είναι ξεπερασμένος σε μερικά χρόνια. Για απλούστερες εργασίες, μπορείτε να τα βγάλετε πέρα με πιο απλά χαρακτηριστικά: 64 MB είναι αρκετά για ένα οικιακό κέντρο πολυμέσων. Και για έναν υπολογιστή που χρησιμοποιείται αποκλειστικά για σερφάρισμα στο Διαδίκτυο και εκτέλεση εφαρμογών γραφείου και απλών παιχνιδιών flash, μια buffer μνήμη 32 MB είναι αρκετά.
Ως "χρυσό μέσο", μπορώ να προτείνω τον σκληρό δίσκο Toshiba P300 1TB 7200rpm 64MB HDWD110UZSVA 3.5 SATA III - το μέγεθος της προσωρινής μνήμης εδώ είναι μέσο, αλλά η χωρητικότητα του ίδιου του σκληρού δίσκου είναι αρκετά αρκετή για έναν οικιακό υπολογιστή. Επίσης, για να συμπληρώσετε την εικόνα, σας συνιστώ να διαβάσετε τις δημοσιεύσεις δίσκων και, καθώς και ποιες υπάρχουν σε σκληρούς δίσκους.
Αν θέλετε να μάθετε τι είναι η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου και πώς λειτουργεί, αυτό το άρθρο είναι για εσάς. Θα μάθετε τι είναι, ποιες λειτουργίες εκτελεί και πώς επηρεάζει τη λειτουργία της συσκευής, καθώς και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κρυφής μνήμης.
Κατανόηση της προσωρινής μνήμης του σκληρού δίσκου
Ο ίδιος ο σκληρός δίσκος είναι μια αρκετά χαλαρή συσκευή. Σε σύγκριση με τη μνήμη RAM, ένας σκληρός δίσκος είναι αρκετές τάξεις μεγέθους πιο αργός. Αυτό προκαλεί επίσης πτώση στην απόδοση του υπολογιστή όταν υπάρχει έλλειψη μνήμης RAM, αφού η έλλειψη αντισταθμίζεται από τον σκληρό δίσκο.
Έτσι, η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου είναι ένα είδος μνήμης RAM. Είναι ενσωματωμένο στον σκληρό δίσκο και χρησιμεύει ως buffer για την ανάγνωση πληροφοριών και τη μετέπειτα μεταφορά τους στο σύστημα, ενώ περιέχει επίσης τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται πιο συχνά.
Ας δούμε γιατί χρειάζεται η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου.
Όπως σημειώθηκε παραπάνω, η ανάγνωση πληροφοριών από έναν σκληρό δίσκο γίνεται πολύ αργά, καθώς η μετακίνηση της κεφαλής και η εύρεση του απαιτούμενου τομέα απαιτεί πολύ χρόνο.
Είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί ότι με τον όρο «σιγά» εννοούμε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Και για τις σύγχρονες τεχνολογίες, ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου είναι πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
Επομένως, ακριβώς όπως η κρυφή μνήμη του σκληρού δίσκου, αποθηκεύει δεδομένα που διαβάζονται φυσικά από την επιφάνεια του δίσκου και επίσης διαβάζει και αποθηκεύει τομείς που είναι πιθανό να ζητηθούν αργότερα.
Αυτό μειώνει τον αριθμό των φυσικών προσβάσεων στη μονάδα δίσκου ενώ αυξάνει την απόδοση. Ο σκληρός δίσκος μπορεί να λειτουργήσει ακόμα κι αν ο κεντρικός δίαυλος δεν είναι ελεύθερος. Η ταχύτητα μεταφοράς μπορεί να αυξηθεί εκατοντάδες φορές για παρόμοια αιτήματα.
Πώς λειτουργεί η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου;
Ας το δούμε αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες. Έχετε ήδη μια γενική ιδέα για το τι προορίζεται η προσωρινή μνήμη του σκληρού δίσκου. Τώρα ας μάθουμε πώς λειτουργεί.
Ας φανταστούμε ότι ο σκληρός δίσκος λαμβάνει ένα αίτημα για ανάγνωση 512 KB πληροφοριών από ένα μπλοκ. Οι απαραίτητες πληροφορίες λαμβάνονται από το δίσκο και μεταφέρονται στην κρυφή μνήμη, αλλά μαζί με τα ζητούμενα δεδομένα διαβάζονται και πολλά γειτονικά μπλοκ. Αυτό ονομάζεται προανάκτηση. Όταν φθάνει ένα νέο αίτημα για δίσκο, ο μικροελεγκτής της μονάδας ελέγχει πρώτα για την παρουσία αυτών των πληροφοριών στη μνήμη cache και εάν τις βρει, τις μεταδίδει αμέσως στο σύστημα χωρίς να έχει πρόσβαση στη φυσική επιφάνεια.
Δεδομένου ότι η προσωρινή μνήμη είναι περιορισμένη, τα παλαιότερα μπλοκ πληροφοριών αντικαθίστανται με νέα. Αυτή είναι μια κυκλική προσωρινή μνήμη ή κυκλική προσωρινή μνήμη.
Μέθοδοι για την αύξηση της ταχύτητας του σκληρού δίσκου με χρήση μνήμης buffer
- Προσαρμοστική τμηματοποίηση. Η κρυφή μνήμη αποτελείται από τμήματα με ίσες ποσότητες μνήμης. Δεδομένου ότι τα μεγέθη των ζητούμενων πληροφοριών δεν μπορούν να είναι πάντα το ίδιο μέγεθος, πολλά τμήματα κρυφής μνήμης θα χρησιμοποιηθούν παράλογα. Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές άρχισαν να δημιουργούν κρυφή μνήμη με τη δυνατότητα να αλλάζουν το μέγεθος των τμημάτων και τον αριθμό τους.
- Προανάκτηση. Ο επεξεργαστής σκληρού δίσκου αναλύει τα δεδομένα που ζητήθηκαν προηγουμένως και τα δεδομένα που ζητήθηκαν αυτήν τη στιγμή. Με βάση την ανάλυση, μεταφέρει πληροφορίες από τη φυσική επιφάνεια που είναι πιο πιθανό να ζητηθούν στο επόμενο χρονικό σημείο.
- Έλεγχος χρήστη. Πιο προηγμένα μοντέλα σκληρών δίσκων επιτρέπουν στο χρήστη να ελέγχει τις λειτουργίες που εκτελούνται στην κρυφή μνήμη. Για παράδειγμα: απενεργοποίηση της προσωρινής μνήμης, ρύθμιση του μεγέθους των τμημάτων, εναλλαγή της δυνατότητας προσαρμοστικής τμηματοποίησης ή απενεργοποίηση της προαναφοράς.
Αυτό δίνει στη συσκευή περισσότερη κρυφή μνήμη
Τώρα θα μάθουμε ποιες χωρητικότητες είναι εξοπλισμένες και τι παρέχει η προσωρινή μνήμη στον σκληρό δίσκο.
Τις περισσότερες φορές μπορείτε να βρείτε σκληρούς δίσκους με μέγεθος προσωρινής μνήμης 32 και 64 MB. Έμειναν όμως και 8 και 16 MB. Πρόσφατα, άρχισαν να παράγουν μόνο 32 και 64 MB. Μια σημαντική ανακάλυψη στην απόδοση σημειώθηκε όταν άρχισαν να χρησιμοποιούνται 16 MB αντί για 8 MB. Και μεταξύ κρυφών μνήμης 16 και 32 MB, δεν υπάρχει πλέον καμία σημαντική διαφορά, καθώς και μεταξύ 32 και 64.
Ο μέσος χρήστης υπολογιστή δεν θα παρατηρήσει διαφορά στην απόδοση των σκληρών δίσκων με μνήμη cache 32 και 64 MB. Αξίζει όμως να σημειωθεί ότι η προσωρινή μνήμη αντιμετωπίζει περιοδικά σημαντικά φορτία, επομένως είναι καλύτερο να αγοράσετε έναν σκληρό δίσκο με μεγαλύτερη χωρητικότητα προσωρινής μνήμης εάν έχετε την οικονομική ευκαιρία.
Τα κύρια πλεονεκτήματα της κρυφής μνήμης
Η προσωρινή μνήμη έχει πολλά πλεονεκτήματα. Θα εξετάσουμε μόνο τα κύρια:
Μειονεκτήματα της κρυφής μνήμης
- Η ταχύτητα του σκληρού δίσκου δεν αυξάνεται εάν τα δεδομένα εγγράφονται τυχαία στους δίσκους. Αυτό καθιστά αδύνατη την προανάκτηση πληροφοριών. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να αποφευχθεί εν μέρει εάν το ανασυγκροτήσετε περιοδικά.
- Το buffer είναι άχρηστο όταν διαβάζετε αρχεία μεγαλύτερα από αυτά που χωρούν στη μνήμη cache. Έτσι, όταν έχετε πρόσβαση σε ένα αρχείο μεγέθους 100 MB, μια προσωρινή μνήμη 64 MB θα είναι άχρηστη.
Επιπλέον πληροφορίες
Τώρα γνωρίζετε τον σκληρό δίσκο και τι επηρεάζει. Τι άλλο πρέπει να ξέρετε; Επί του παρόντος, υπάρχει ένας νέος τύπος μονάδας δίσκου - SSD (στερεής κατάστασης). Αντί για δίσκους, χρησιμοποιούν σύγχρονη μνήμη, όπως μονάδες flash. Τέτοιοι δίσκοι είναι δεκάδες φορές ταχύτεροι από τους συμβατικούς σκληρούς δίσκους, επομένως η ύπαρξη προσωρινής μνήμης είναι άχρηστη. Αλλά τέτοιοι δίσκοι έχουν επίσης τα μειονεκτήματά τους. Πρώτον, η τιμή τέτοιων συσκευών αυξάνεται ανάλογα με τον όγκο. Δεύτερον, έχουν περιορισμένο χρόνο κύκλου για την επανεγγραφή των κελιών μνήμης.
Υπάρχουν επίσης υβριδικοί δίσκοι: μονάδα στερεάς κατάστασης με κανονικό σκληρό δίσκο. Το πλεονέκτημα είναι η αναλογία υψηλής ταχύτητας λειτουργίας και μεγάλου όγκου αποθηκευμένων πληροφοριών με σχετικά χαμηλό κόστος.
