Čo je vyrovnávacia pamäť pevného disku a na čo slúži?

Počítače sú komplikované stroje, naplnené desiatkami menších komponentov, ktoré všetky spolupracujú. Každý, kto pracoval s počítačovým hardvérom, pozná hlavné špecifikácie pevného disku, ako je kapacita, rýchlosť čítania/zápisu a rýchlosť otáčania taniera. Existuje však menej známa a často prehliadaná funkcia, ktorá ovplyvňuje rýchlosť a výkon vášho pevného disku. Táto funkcia je známa ako vyrovnávacia pamäť pevného disku. Poďme sa rýchlo pozrieť na to, čo vyrovnávacia pamäť pevného disku a SSD cache je a ako to funguje.

Čo je vyrovnávacia pamäť pevného disku a na čo slúži?

Čo je vyrovnávacia pamäť pevného disku?

Vyrovnávacia pamäť pevného disku je často známa ako vyrovnávacia pamäť disku. Pod týmto názvom sa jeho účel stáva trochu c. Funguje ako dočasný pamäťový priestor, zatiaľ čo pevný disk číta a zapisuje dáta do trvalého úložiska na platniach.

Vyrovnávaciu pamäť pevného disku si môžete predstaviť ako pamäť s náhodným prístupom (RAM), ktorá je špeciálne navrhnutá pre pevný disk. Pevné disky majú vstavané mikrokontroléry, ktoré riadia a spracovávajú dáta prichádzajúce a odchádzajúce, podobne ako CPU. Cache funguje v spojení s mikrokontrolérom na ukladanie pamäte počas jej spracovania.

Vyrovnávaciu pamäť pevného disku si môžete tiež predstaviť ako niečo podobné ukladaniu do vyrovnávacej pamäte, pokiaľ ide o streamovanie obsahu. Každý sa stretol so streamovaním videa na pomalom pripojení. Prehrávač videa čaká pred prehrávaním alebo počas neho na zhromaždenie údajov, aby mohol pokračovať v prehrávaní videa plynulejšie. Vyrovnávacia pamäť pevného disku umožňuje pevnému disku robiť to isté pri čítaní a zapisovaní údajov.

Ako to funguje?

Keď pevný disk číta a zapisuje dáta, sťahuje ich z platní. Pevný disk veľmi často opakovane pracuje s rovnakými údajmi, pretože osoba, ktorá používa počítač, zvyčajne pracuje na jednej alebo dvoch úlohách naraz. Pevný disk (HDD) uchováva údaje vo svojej vyrovnávacej pamäti, ktoré vy alebo vaše programy používate najčastejšie, a najnovšie eliminuje potrebu vyberať ich z platní zakaždým, keď sú potrebné údaje. Táto akcia zrýchli výkon disku.

Čítanie dopredu a dozadu

Pevný disk zvyčajne nezhromažďuje iba údaje, ktoré potrebuje. Číta aj dáta okolo seba. Pevné disky nie sú efektívne. Rotujúce platne a čítacie/zapisovacie hlavy sú vo svojej podstate obmedzené fyzickými pohyblivými časťami, ktoré sú oveľa pomalšie ako polovodičové jednotky, ktoré nemajú žiadne pohyblivé súčasti. Preto sa to pevné disky snažia kompenzovať hádaním.

Keď používateľ alebo program požaduje údaje (pripomína mi Tron), pevný disk prečíta tieto údaje a údaje okolo nich z platne a uloží ich do vyrovnávacej pamäte. Keďže existuje slušná pravdepodobnosť, že okolité údaje sú podobné, disk predpokladá, že používateľ alebo proces si čoskoro vyžiada aj okolité údaje.

Večerný tok údajov

Existuje množstvo rôznych krokov na získanie údajov z pevného disku. Každý z nich si vyžaduje čas a zriedka sa synchronizujú. Prenos dát z pevného disku cez SATA sa zvyčajne pohybuje oveľa rýchlejšie, než disk dokáže čítať a zapisovať dáta na platne. Vyrovnávacia pamäť disku sa často používa na vyrovnanie tohto toku údajov a na oveľa plynulejší proces.

Minimalizácia čakacích dôb pri písaní

Pevné disky sú opäť pomalé. Sú pravdepodobne časovo najnáročnejšou súčasťou každého počítača, pretože majú fyzicky pohyblivé časti. Zapisovanie údajov je pre používateľa zvyčajne „bolestivé“.

Cache pomáha zrýchliť procesy zapisovania údajov virtuálnym oklamaním zvyšku počítača. Pevný disk vezme dáta do svojej vyrovnávacej pamäte a začne ich zapisovať. Namiesto čakania na zápis všetkých údajov na platne, HDD signalizuje počítaču, že to urobil. PC alebo Mac buď pokračuje v odosielaní ďalších údajov, alebo prejde na iné úlohy v domnení, že proces je dokončený. V každom prípade to umožňuje počítaču ako celku pokračovať na ďalšiu udalosť.

Má to však aj nevýhodu. Kým sa pevný disk snaží splniť svoj sľub zapísať údaje, môže o ne prísť. Ak sa počítač náhle vypne, všetky údaje uložené vo vyrovnávacej pamäti zmiznú. Cache, podobne ako RAM, je nestále úložisko.

Zrýchlenie pevného disku

Vyrovnávacia pamäť sa nebude rovnať rýchlejšiemu výkonu jednotky pri jednotlivých úlohách priamo. Nie je to tak, že by to spôsobovalo, že sa pohon pohybuje rýchlejšie. Vyrovnávacia pamäť disku však umožňuje pevnému disku vykonávať multitasking oveľa efektívnejšie a je pravdepodobné, že to je niečo, čo budete potrebovať.

Je zriedkavé, že disk robí len jednu vec alebo bude súčasne interagovať iba s jedným procesom. Diskové pevné disky sú v moderných počítačoch stále dobre známe úložné zariadenia. Jednotky SSD (Solid State Drive) však postupne nahrádzajú tieto jednotky pevných diskov (HDD). Dokonca aj pri jednej úlohe môže byť potrebné, aby k tomuto úložisku pristupovalo viacero programov naraz. Môžete pracovať s dvoma alebo viacerými súbormi z úložného disku naraz.

Servery sú ďalším priestorom, kde je kritické mať vyrovnávaciu pamäť na pevných diskoch. Serverové pevné disky budú vždy robiť viacero vecí. Predstavte si databázu za webovou stránkou. Zakaždým, keď používateľ dokončí akciu, ktorú má webová lokalita uložiť alebo prihlásiť, webová lokalita pristúpi k informáciám a zapíše ich do databázy. Zakaždým, keď si niekto pozrie túto webovú stránku, načítava sa z databázy. Bolo by zriedkavé, že by jednotky ukladajúce túto databázu nevykonávali viacero úloh súčasne.

Cache na SSD diskoch

SSD nie sú také pomalé ako fyzické pevné disky, takže potrebujú aj vyrovnávaciu pamäť? Skrátka áno. Zatiaľ čo vyrovnávacia pamäť na pevných diskoch sa správa ako RAM, vyrovnávacia pamäť na jednotkách SSD slúži ako dynamická pamäť s náhodným prístupom (DRAM). Je oveľa rýchlejší a drží krok s SSD.

Aj keď sú SSD disky oveľa rýchlejšie ako ich diskové náprotivky, vyrovnávacia pamäť stále prináša výhody. Jednotky SSD stále používajú vyrovnávaciu pamäť na reguláciu vstupu/výstupu a poskytujú o niečo rýchlejší prístup na čítanie a zápis. Medzitým niektoré SSD nemajú vstavanú DRAM. Šetrí spotrebu energie, ale núti disky kompenzovať to inými spôsobmi.

Nákup disku

Takže na vyrovnávacej pamäti zjavne záleží. Vyrovnávacia pamäť nie je taká dôležitá ako špecifikácie primárneho disku, ale stále by ste ju mali brať do úvahy. Ak bude váš disk multitasking alebo nepretržitý chod, napríklad na serveri alebo sa používa pre herné platformy, hľadajte väčšie veľkosti vyrovnávacej pamäte. Uvidíte z toho najväčší úžitok. Domáci používatelia, ktorí hľadajú úložnú jednotku na občasné použitie, sa o ňu nemusia až tak starať. V prípade SSD sú vody trochu temnejšie, ale stále stojí za to zvážiť vyrovnávaciu pamäť vo vašom rozhodovacom procese. Iné faktory to však môžu ľahko zatieniť.