Кеш пам'ять або як її називають буферна пам'ять жорсткого диска. Якщо ви не знаєте що це, то ми з радістю відповімо на це питання і розповімо про всі наявні особливості. Це особливий вид оперативки, який виступає в якості буфера для зберігання раніше лічених, але ще не переданих даних для їх подальшої обробки, а також для зберігання інформації, до якої система звертається найчастіше.
Необхідність в транзитному сховище з'явилася через значну різницю між пропускної спроможності системи ПК і швидкості зчитування даних з накопичувача. Також кеш-пам'ять можна зустріти на інших пристроях, а саме в відкритих, процесорах, мережевих картах і інших.
Який буває обсяг і на що він впливає
В сучасних жорстких дискахвикористовується 32 або 64 Мб, менше на сьогоднішній день навряд чи десь можна знайти. Для звичайного користувача буде досить і першого, і другого значення. Тим більше що крім цього на продуктивність також впливає розмір власного, вбудованого в систему кеша. Саме він збільшує продуктивність жорсткого диска, особливо при достатньому обсязі оперативної пам'яті.
Тобто, в теорії, чим більший об'єм, тим краще продуктивність і тим більше інформації може знаходитися в буфері і не навантажувати вінчестер, але на практиці все трохи по-іншому, і звичайний користувач за винятком рідкісних випадків не помітить особливої різниці. Звичайно, рекомендується вибирати і купувати пристрої з найбільшим розміром, що значно поліпшить роботу ПК. Однак на таке варто йти тільки в тому випадку, якщо дозволяють фінансові можливості.
призначення
Вона призначена для читання і запису даних, однак на SCSI дисках в рідкісних випадках необхідний дозвіл на кешування запису, так як за замовчуванням встановлено, що кешування запису заборонено. Як ми вже говорили, обсяг - не вирішальний фактор для поліпшення ефективності роботи. Для збільшення продуктивності вінчестера більш важливою є організація обміну інформацією з буфером. Крім цього, на неї також в повній мірі впливає функціонування керуючої електроніки, запобігання виникненню та інше.
У буферній пам'яті зберігаються найбільш часто використовувані дані, в той час як, обсяг визначає місткість цієї самої інформації, що зберігається. За рахунок великого розміру продуктивність вінчестера зростає в рази, так як дані завантажуються безпосередньо з кешу і не вимагають фізичного читання.
Фізичне читання - пряме звернення системи до жорсткого диска і його секторам. Даний процес вимірюється в мілісекундах і займає досить велику кількість часу. Разом з цим HDD передає дані більш ніж в 100 разів швидше, ніж при запиті шляхом фізичного звернення до вінчестера. Тобто, він дозволяє пристрою працювати навіть якщо хост-шина зайнята.
основні переваги
Буферна пам'ять має цілий ряд переваг, основним з яких є швидка обробка даних, що займає мінімальну кількість часу, в той час як фізичне звернення до секторів накопичувача вимагає певного часу, поки головка диска відшукає необхідний ділянку даних і почне їх читати. Більш того, вінчестери з найбільшим сховищем, дозволяють значно розвантажити процесор комп'ютера. Відповідно процесор задіюється мінімально.
Її також можна назвати повноцінним прискорювачем, так як функція буферизації робить роботу вінчестера значно ефективніше і швидше. Але на сьогоднішній день, в умовах швидкого розвитку технологій, вона втрачає своє колишнє значення. Це пов'язано з тим, що більшість сучасних моделей мають 32 і 64 Мб, чого з головою вистачає для нормального функціонування накопичувача. Як вже було сказано вище, переплачувати різницю можна лише тоді, коли різниця за вартістю відповідає різниці в ефективності.
Наостанок хотілося б сказати, що буферна пам'ять, якою б вона не була, покращує роботу тієї чи іншої програми, або пристрої тільки в тому випадку, якщо йде багаторазове звернення до одних і тих же даних, розмір яких не більше розміру кеша. Якщо ваша робота за комп'ютером пов'язана з програмами, активно взаємодіють з невеликими файлами, то вам потрібен HDD з найбільшим сховищем.
Як дізнатися поточний обсяг кеша
Все що потрібно, це завантажити і встановити безкоштовну програму HDTune. Після запуску перейдіть в розділ «Інформація» та в нижній частині вікна ви побачите всі необхідні параметри.
Якщо ви купуєте новий пристрій, то всі необхідні характеристики можна дізнатися на коробці або в прикладеної інструкції. Ще один варіант - подивитися в інтернеті.
Оперативна пам'ять забезпечує нормальне функціонування персонального комп'ютера, А також швидке виконання програм і завдань. Від її обсягу залежить, скільки завдань одночасно зможе виконувати користувач на своєму комп'ютері. Є в комп'ютері деякі елементи, які також оснащуються пам'яттю. Розглянемо, що таке буферна (або кеш) пам'ять, в чому полягають її завдання, переваги та як розрахувати необхідний обсяг.
Кеш-пам'ять - це зона для тимчасового зберігання даних. Тут зберігається інформація, яка була зчитана з жорсткого диска, але ще не передана для подальшої обробки. Потреба в такому сховищі виникла в результаті виявлення великої різниці між тим, за який період часу зчитуються дані, і пропускною спроможністю системи.
Свого роду буфером мають і інші елементи ПК. Наприклад, принтер, який може переходити до виконання наступного завдання, але при цьому роздруковувати матеріал, який був заданий раніше. Також буферноїпам'яттю володіють відеокарти, мережеві картиі т.д.
Основними технічними властивостями кешу є його ємність і швидкодія. Сучасні пристрої за такими часовими характеристиками, а також обсягу буфера значно відрізняються один від одного. Чим більший об'єм кеш-пам'яті, тим більше інформації в ньому міститься. А значить, комп'ютер може видати результати, не звертаючись до вінчестера часто.
Таким чином, збільшується сама продуктивність системи, і побічно продовжується термін роботи жорсткого диска. Останнє залежить безпосередньо від користувача і то, як і для чого він використовує вінчестер. Наприклад, вінчестер прослужить довше, якщо дивитися фільми в браузері, а не качати через торрент і відкривати за допомогою відеоплеєра.
обсяги кеша
При виборі персонального комп'ютера важливо звернути увагу на такий показник, як обсяг буферної пам'яті. Оскільки він періодично потребує перезавантаження і очищення, то чим більше за розмірами буде кеш - тим краще. Сучасні ПА оснащуються 8, 16, 32 і 64 Мб, але буфери мають обсяг 128 і 256 Мб.
Хоча сучасні ноутбуки та комп'ютери найчастіше оснащуються великим розміром кеш-пам'яті, менша - вже рідкість. При виборі пристрою користувачі рідко звертають увагу на цей показник, оскільки він безпосередньо не залежить від ціни. А також параметр не є ключовим при виборі комп'ютера. Тут потрібно звертати увагу і на інші показники, оскільки зазвичай власної пам'яті системи цілком достатньо для виконання операцій.
Типи кеш-пам'яті
Буферна пам'ять, яка розташовується в одному фіксованому місці, називається кешем з прямим відображенням. Якщо ж вона знаходиться в будь-якому місці, тоді називається повністю асоціативної пам'яттю. В такому випадку повністю використовується обсяг буфера, видалити дані можна після повного заповнення, але пошук інформації досить утруднений.
Компромісним варіантом може послужити кеш множинний або частково-асоціативний. В даному випадку рядки буфера об'єднуються в групи. При цьому блок, який відповідає певній групі, може розміщуватися в будь-якому рядку, а відповідне значення поміщається в тезі. Тут діє свого роду принцип асоціативності, але певний блок потрапляє тільки в ту чи іншу групу. Це кілька схоже з буфером прямого відображення.
Множинний асоціативний тип буферної пам'яті на диску найбільш поширений, оскільки володіє високою швидкістю і хорошою утилізаційної пам'яттю. Але при цьому кеш прямого відображення, який відрізняється дешевизною і простотою, поступається лише незначно за своїми характеристиками.
Головна задача
Буферна пам'ять призначена для тимчасового зберігання і читання інформації. Але цей показник не є основним при визначенні ефективності роботи вінчестера. Важливим також є алгоритм обміну даних з буфером, а також наскільки добре проводиться робота над тим, щоб запобігти помилкам.
В буферному сховище знаходиться інформація, яка використовується найчастіше. Продуктивність при цьому збільшується в кілька разів, оскільки вона завантажується безпосередньо з кешу. Прямого звернення до жорсткого диска і його секторам немає, так як відсутня необхідність у фізичному читанні. Цей процес досить тривалий, хоча і вимірюється в мілісекундах, але дані з буфера можна отримати в рази швидше.
переваги
Незважаючи на те, що головною перевагою буферної пам'яті є швидка обробка даних, є ще й інші переваги. Жорсткий диск з об'ємним буфером може розвантажити процесор або мінімально його задіяти. Таким чином, комп'ютер не буде перевантажуватися і прослужить довше.
Також кеш є свого роду прискорювачем, що забезпечує ефективну і швидку роботу всієї системи. Це скорочує час запуску програмного забезпечення, Коли потрібні дані, що вже містяться в кеші.
Звичайному користувачеві для роботи цілком достатньо 32 або 64 Мб. Більший розмір втрачає значимість, оскільки при взаємодії з файлами великими за обсягом ця різниця незначно. До того ж переплачувати за більш об'ємний буфер навряд чи комусь захочеться.
Як дізнатися обсяг буферної пам'яті на жорсткому диску?
Не кожен користувач цікавиться такою характеристикою, як обсяг кеша (на відміну від розміру жорсткого диска). Зазвичай інформація міститься на упаковці до пристрою. Також можна знайти дані в мережі або скористатися програмою HD Tune, яка є безкоштовною.
Вона призначена для надійного видалення даних, оцінки того, в якому стані знаходиться пристрій, а також для сканування і виправлення помилок в системі. Додатково можна через неї отримати інформацію про жорсткому диску.
Щоб дізнатися обсяг буферної пам'яті в Мб, потрібно завантажити утиліту HD Tune і запустити її. Далі у вкладці «Інформація» потрібно знайти рядок під назвою «буфер», яка і покаже, який за обсягом кеш встановлений в цьому пристрої.
Експерти відзначають, що для звичайного користувача ПК підійде розмір в 128 Мб. Якщо ж комп'ютер використовується переважно для ігор, варто орієнтуватися на розмір кешу побільше.
Видаваного жорстким диском.
Також не обійшли стороною інтерфейс HDD, де було розглянуто основні особливості і відмінності інтерфейсу SATAі застарілого IDE. І звичайно ж не забули, мабуть, найголовнішу характеристику - це обсяг жорсткого диска.
У цьому матеріалі ми поговоримо щодо решти характеристик жорстких дисків, які не менш важливі ніж вищевказані.
Форм-фактор жорсткого диска
на даний момент, Широко поширені два форм-фактора жорстких дисків - це 2,5 і 3,5 дюйма. Форм-фактором, в більшій мірі, визначаються габарити жорстких дисків. До слова, в жорсткий диск 3,5 ", поміщається до 5-ти пластин накопичувача, а в 2,5" - до 3-х пластин. Але в сучасних реаліях це не є перевагою, так як розробники визначили для себе, що встановлювати більш 2-ух пластин в звичайні високопродуктивні жорсткі диски - не доцільно. Хоча, форм-фактор 3,5 "зовсім не має наміру здаватися і за рівнем попиту впевнено переважує 2,5" в десктопном сегменті.
Тобто для настільної системи, поки є сенс купувати тільки 3,5 ", так як серед переваг даного форм-фактора, можна відзначити нижчу вартість за гігабайт простору, при більшому обсязі. Це досягається за рахунок більшої, за розміром пластини, яка при однаковій щільності запису вміщує більший обсяг даних ніж 2,5 ". Традиційно, 2,5 "завжди позиціонувався як форм-фактор для ноутбуків, в більшій мірі завдяки своїм габаритам.
Існують і інші форм-фактори. Наприклад, у багатьох портативних пристроях використовуються жорсткі диски форм-фактора 1,8 ", але на них ми детально зупинятися не будемо.
Обсяг кеш-пам'яті жорсткого диска
Кеш-пам'ять- це спеціалізоване ОЗУ, яке виступає в ролі проміжної ланки (буфера), для зберігання даних, які вже лічені з жорсткого диска, але ще не були передані безпосередньо на обробку. Сама наявність буфера було викликано істотною різницею в швидкості роботи між іншими компонентами системи і жорстким диском.
Як такий характеристикою кеш-пам'яті HDD, є обсяг. На даний момент найбільш популярні жорсткі диски з буфером 32 і 64 МБ. Насправді, покупка жорсткого диска з великим об'ємом кеш-пам'яті, не дасть двократного збільшення продуктивності, як це може здатися виходячи з класичної арифметики. Більш того, тестування показали, що перевага у жорстких дисків з кешем 64 Мб, проявляється досить рідко і тільки при виконанні специфічних завдань. Тому, по-можливості варто придбати жорсткий диск з більш об'ємною кеш-пам'яттю, але якщо це буде йти в значної шкоди ціннику, то це не той параметр, на який слід орієнтуватися в першу чергу.
Час довільного доступу
Показник часу довільного доступу жорсткого диска характеризує час, за яке вінчестер гарантовано проведе операцію читання в будь-якому місці жорсткого диска. Тобто за який проміжок часу, головка читання зможе дістатися до найвіддаленішого сектора жорсткого диска. Це, в більшій мірі, залежить від раніше розглянутої характеристики швидкості обертання шпинделя жорсткого диска. Адже, чим більше швидкість обертання, тим швидше головка може дістатися до потрібної доріжки. У сучасних жорстких дисках цей показник становить від 2 до 16 мс.
Інші характеристики HDD
Тепер тезисно і коротко перерахуємо залишилися характеристики жорстких дисків:
- Споживання енергії - споживають жорсткі диски зовсім небагато. При чому, часто вказується максимальна споживана потужність, яка має місце бути, тільки на проміжних етапах роботи під час пікового завантаження. В середньому - це 1,5-4,5 Вт;
- Надійність (MTBF) - так зване час напрацювання на відмову;
- Швидкість передачі даних - із зовнішнім зони диска: від 60 до 114 Мб / c, а з внутрішньої - від 44,2 до 75 Мб / с;
- Кількість операцій вводу-виводу в секунду (IOPS) - у сучасних жорстких дисків цей показник становить близько 50/100 оп. / C, при довільному і послідовному доступі.
Ось ми і розглянули всі характеристики жорстких дисків за допомогою невеликої серії статей. Природно, що багато параметрів перетинаються і, в деякій мірі, впливають один на одного. Але, зате на основі інформації щодо всіх цих параметрів, можна змоделювати для себе майбутній устрій, і при виборі, чітко розуміти, який з моделей слід віддати перевагу у вашому окремому випадку.
А ось такі іграшки можуть вийти зі старих жорстких дисків, вірніше зі складових жорсткого диска. Наприклад, колеса зроблені з шпиндельного двигуна вінчестера, який приводить в рух вісь з головкою зчитування.
Вплив буфера на продуктивність жорсткого диска
Володимир Леонов
Сучасні серії жорстких дисків всіх виробників можна розділити на дві категорії, що розрізняються розміром внутрішнього буфера (2 або 8 Мбайт). Перегляд прайс-листів показав, що різниця в ціні дисків одного обсягу з різним розміром буфера в Москві зараз коливається від 3 до 19 дол. І залежить від виробника і продавця. У цій статті ми спробуємо показати вплив розміру внутрішнього буфера на продуктивність жорсткого диска.
рівняння продуктивності ми проведемо на прикладі жорстких дисків HDS722516VLAT20 і HDS722516VLAT80 з сімейства Deskstar 7K250 компанії Hitachi. Якщо бути більш точним, то з минулого року випуском жорстких дисків в компанії Hitachi займається новий підрозділ HGST (Hitachi Global Storage Technologies), утворене в результаті об'єднання власного дискового виробництва і потужностей, придбаних у компанії IBM. Обидва диска мають обсяг 160 Гбайт і повністю повторюють один одного за конструкцією механічної частини. Тестувати диски мали однакову версію прошивки - V340A60A і відрізнялися тільки розміром внутрішнього буфера (2 і 8 Мбайт відповідно).
Порівняння продуктивності ми проводили під управлінням операційної системи Windows XP Professional.SP1 на комп'ютері наступної конфігурації:
Материнська плата MSI 875P Neo (MS-6758);
Процесор Intel Pentium 4 3,06 ГГц (533 FSB);
Пам'ять 1 Гбайт (2Ѕ512 Мбайт Kingston PC2700 DDR SDRAM);
Жорсткий диск Hitachi Deskstar IC35L090AVV207-0.
Тестовані диски по черзі підключалися як Secondary Master.
Для порівняння продуктивності ми взяли тести, що імітують роботу дискової підсистеми в реальних умовах і що розрізняються способом оцінки продуктивності:
Ziff Davis WinBench 99 v. 2.0;
Futuremark PCMark2004;
FileCopy Test v. 0.5.3 (розроблений компанією «Ф-Центр»).
У тесті Ziff Davis WinBench 99 v. 2.0 визначається продуктивність дискової підсистеми при роботі реальних додатків. Це хороший тест, але, на жаль, він вже не підтримується розробником і версії додатків, що використовуються в тесті, сильно застаріли. Крім продуктивності в тесті визначаються середній час доступу до диска і графік залежності швидкості читання від місця розташування даних на диску (рис. 1 і 2).
Як і слід було очікувати, диски мають однаковий час доступу (табл. 1) і графіки залежності швидкості читання від місця розташування даних на диску для обох дисків збігаються. За продуктивністю у всіх подтестах попереду жорсткий диск HDS722516VLAT80, і можна сказати, що це перевага повністю визначається роботою буфера. Як видно з табл. 1, при використанні файлової системи FAT-32 вплив буфера зазвичай більш помітно.
Набір тестів PCMark04 від компанії Futuremark заснований на реальних додаткахі призначений для детального дослідження продуктивності комп'ютера. Пакет складається з декількох розділів, один з яких призначений для визначення продуктивності дискової підсистеми. Для тестування дискової підсистеми застосовуються так звані траси - заздалегідь записані на деякому еталонному комп'ютері послідовності дискової активності при виконанні різних завдань. Показником швидкодії служить швидкість обробки траси, виміряна в мегабайтах в секунду. Використовуються чотири траси, які відтворюють роботу жорсткогодиска при виконанні різних завдань. Призначення трас зрозуміло з їх назви. Це завантаження операційної системи, відкриття і закриття кількох популярних додатків, Копіювання файлів і імітація роботи користувача. Результати наведені в табл. 2. Як і в попередньому тесті, попереду жорсткий диск HDS722516VLAT80. Найбільш сильний вплив збільшеного буфера позначається на операціях копіювання та найменше - на завантаженні операційної системи.
Утиліта FileCopy Test v. 0.5.3 розроблена фахівцями компанії «Ф-Центр» і призначена для визначення продуктивності жорсткого диска при створенні (запису) файлів на диску, читанні файлів з диска і копіюванні файлів з однієї ділянки диска на інший. Як результатів показуються час виконання операції і швидкість, яка вимірюється в мегабайтах в секунду (Мбайт / с). При створенні файлів використовуються заздалегідь підготовлені патерни - списки, що містять інформацію про довжину і кількість файлів, які необхідно створити. Патерн можна створити або вручну, або автоматично по будь-якій папці, скориставшись опцією Scan, що дозволяє легко створити патерн з реальним розподілом файлів за розмірами. Ми використовували патерни, що входять в комплект дистрибутива програми. За назвою патернів легко здогадатися про їх зміст. Результати тесту наведені в табл. 3. З таблиці видно, що ступінь впливу розміру буфера на продуктивність жорсткого диска залежить від виконуваної операції і середнього розміру оброблюваного файлу. Так, при роздільному виконанні операцій запису і читання файлів великої довжини (патерн ISO) розмір буфера майже не впливає на продуктивність, а при копіюванні таких файлів вплив розміру буфера проявляється найбільш сильно.
З вищенаведених результатів видно, що збільшення розміру буфера дає значний приріст продуктивності при виконанні більшості операцій. Тільки під час запису і читанні файлів великої довжини, тобто в режимі, коли диск фактично працює в режимі послідовного читання / запису, розмір буфера не вплинув на продуктивність.
Можливо, на жорстких дисках інших виробників і навіть на тестувалися жорстких дисках з іншою версією прошивки вплив розміру буфера буде позначатися трохи по-іншому, але навряд чи відмінність буде значним. На наш погляд, установка в комп'ютер жорсткого диска зі збільшеним буфером є більш вигідною в плані ефективності вкладення коштів.
Сьогодні найпоширенішим накопичувачем інформації є магнітний жорсткий диск. Він володіє певним обсягом пам'яті, призначеним для зберігання основних даних. Також в ньому є буферна пам'ять, призначення якої полягає в зберіганні проміжних даних. Професіонали називають буфер жорсткого диска терміном «cache memory» або ж просто «кешем». Давайте розберемося, навіщо потрібен буфер HDD на що впливає і яким володіє розміром.
Буфер жорсткого диска допомагає операційній системітимчасово зберігати дані, які були прочитані з основної пам'яті вінчестера, але не були передані на обробку. Необхідність наявності транзитного сховища обумовлена тим, що швидкість зчитування інформації з HDD накопичувача і пропускна здатністьОС істотно відрізняється. Тому комп'ютера потрібно тимчасово зберігати дані в «кеші», а тільки потім використовувати їх за призначенням.
Безпосередньо сам буфер жорсткого диска являє собою не окремі сектори, як вважають некомпетентні комп'ютерні користувачі. Він є спеціальними мікросхемами пам'яті, що розташовуються на внутрішній платі HDD. Такі мікросхеми здатні працювати набагато швидше самого накопичувача. Внаслідок чого обумовлюють збільшення (на кілька відсотків) продуктивності комп'ютера, що спостерігається під час експлуатації.
Варто відзначити, що розмір «cache memory» залежить від конкретної моделідиска. Раніше він становив близько 8 мегабайт, причому такий показник вважався задовільним. Однак з розвитком технологій виробники змогли випускати мікросхеми з більш великим об'ємом пам'яті. Тому більшість сучасних вінчестерів мають буфером, розмір якого варіюється від 32 до 128 мегабайт. Звичайно, найбільший «кеш» встановлюється в дорогі моделі.
Який вплив робить буфер жорсткого диска на продуктивність
Тепер розповімо, чому розмір буфера вінчестера впливає на продуктивність комп'ютера. Теоретично, чим більше інформації буде перебувати в «cache memory», тим рідше операційна система буде звертатися до вінчестера. Особливо це актуально для сценарію роботи, коли потенційний користувач займається обробкою великої кількостімаленьких файлів. Вони просто переміщаються в буфер жорсткого диска і там чекають своєї черги.
Однак якщо ПК використовується для обробки великих файлів, то «кеш» втрачає свою актуальність. Адже інформація не зможе поміститися на мікросхемах, обсяг яких невеликий. В результаті користувач не помітить збільшення продуктивності комп'ютера, оскільки буфер практично не буде використовуватися. Це відбувається у випадках, якщо в операційній системі будуть запускатися програми для редагування відеофайлів і т. Д.
Таким чином, при придбанні нового вінчестера рекомендується звертати увагу на розмір «кешу» тільки у випадках, якщо планується постійно займатися обробкою невеликих файлів. Тоді вийде дійсно помітити збільшення продуктивності свого персонального комп'ютера. А якщо ж ПК буде використовуватися для звичайних повсякденних завдань або обробки файлів великого розміру, тоді можна не надавати буферу обміну ніякого значення.
