Меню

Объем кэш памяти жесткого диска что это такое



Форм-фактор, объем буфера и остальные характеристики HDD

В предыдущих статьях, которые касались характеристик HDD были довольно подробно затронуты такие параметры как, cкорость вращения шпинделя и уровень шума издаваемого жестким диском.

Также не обошли стороной интерфейс HDD, где было рассмотрено основные особенности и отличия интерфейса SATA и устаревшего IDE. И конечно же не забыли, пожалуй, самую главную характеристику — это объем жесткого диска .

В этом материале мы поговорим относительно оставшихся характеристик жестких дисков, которые не менее важны нежели вышеуказанные.

Форм-фактор жесткого диска

На данный момент, широко распространены два форм-фактора жестких дисков – это 2,5 и 3,5 дюйма. Форм-фактором, в большей мере, определяются габариты жестких дисков. К слову, в жесткий диск 3,5”, помещается до 5-ти пластин накопителя, а в 2,5” – до 3-х пластин. Но в современных реалиях это не является преимуществом, так как разработчики определили для себя, что устанавливать более 2-ух пластин в обычные высокопроизводительные жесткие диски – не целесообразно. Хотя, форм-фактор 3,5” совсем не намерен сдаваться и по уровню спроса уверенно перевешивает 2,5” в десктопном сегменте.

То есть для настольной системы, пока есть смысл приобретать только 3,5”, так как среди преимуществ данного форм-фактора, можно отметить более низкую стоимость за гигабайт пространства, при большем объёме. Это достигается за счет большей, по размеру пластины, которая при одинаковой плотности записи вмещает больший объем данных нежели 2,5”. Традиционно, 2,5” всегда позиционировался как форм-фактор для ноутбуков, в большей мере благодаря своим габаритам.

Существуют и другие форм-факторы. К примеру, во многих портативных устройствах используются жесткие диски форм-фактора 1,8”, но на них мы детально останавливаться не будем.

Объём кэш-памяти жесткого диска

Кэш-память – это специализированное ОЗУ, которое выступает в роли промежуточного звена (буфера), для хранения данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы непосредственно на обработку. Само наличие буфера было вызвано существенной разницей в скорости работы между остальными компонентами системы и жестким диском.

Как таковой характеристикой кэш-памяти HDD, является объем. На данный момент наиболее популярны жесткие диски с буфером 32 и 64 МБ. На самом деле, покупка жесткого диска с большим объемом кэш-памяти, не даст двухкратного увеличения производительности, как это может показаться исходя из классической арифметики. Более того, тестирования показали, что преимущество у жестких дисков с кэшем 64 Мб, проявляется довольно редко и только при выполнении специфических задач. Поэтому, по-возможности стоит приобрести жесткий диск с более объемной кэш-памятью, но если это будет идти в значительный ущерб ценнику, то это не тот параметр, на который следует ориентироваться в первую очередь.

Время произвольного доступа

Показатель времени произвольного доступа жесткого диска характеризует время, за которое винчестер гарантированно проведет операцию чтения в любом месте жесткого диска. То есть за какой промежуток времени, головка чтения сможет добраться до самого отдаленного сектора жесткого диска. Это, в большей мере, зависит от ранее рассмотренной характеристики скорости вращения шпинделя жесткого диска. Ведь, чем больше скорость вращения, тем быстрее головка может добраться до нужной дорожки. В современных жестких дисках этот показатель составляет от 2 до 16 мс.

Остальные характеристики HDD

Теперь тезисно и вкратце перечислим оставшиеся характеристики жестких дисков:

  • Потребление энергии – потребляют жестки диски совсем немного. При чем, зачастую указывается максимальная потребляемая мощность, которая имеет место быть, только на промежуточных этапах работы во время пиковой загрузки. В среднем – это 1,5-4,5 Вт;
  • Надежность (MTBF) – так называемое время наработки на отказ;
  • Скорость передачи данных – с внешней зоны диска: от 60 до 114 Мб/c, а с внутренней – от 44,2 до 75 Мб/с;
  • Количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) – у современных жестких дисков этот показатель составляет около 50/100 оп./c, при произвольном и последовательном доступе.

Вот мы и рассмотрели все характеристики жестких дисков с помощью небольшой серии статей. Естественно, что многие параметры пересекаются и, в некоторой мере, влияют друг на друга. Но, зато на основе информации относительно всех этих параметров, можно смоделировать для себя будущее устройство, и при выборе, четко понимать, какой из моделей следует отдать преимущество в вашем частном случае.

А вот такие игрушки могут получиться из старых жестких дисков, вернее из составляющих жесткого диска. К примеру, колеса сделаны из шпиндельного двигателя винчестера, который приводит в движение ось с головкой считывания.

Источник

Что такое кэш память на жёстком диске

Нормальное функционирование операционной системы и быстрая работа программ на компьютере обеспечиваются оперативной памятью. Каждый пользователь знает, что от ее объема зависит количество задач, которые ПК может выполнять одновременно. Подобной памятью, только в меньших объемах, оснащаются и некоторые элементы компьютера. В данном материале речь пойдет о кэш-памяти жесткого диска.

Что такое кэш-память жёсткого диска

Кэш-память (или буферная память, буфер) – область, где хранятся данные, которые уже считались с винчестера, но еще не были переданы для дальнейшей обработки. Там хранится информация, которой ОС Windows пользуется чаще всего. Необходимость в этом хранилище возникла из-за большой разницы между скоростью считывания данных с накопителя и пропускной способностью системы. Подобным буфером обладают и другие элементы компьютера: процессоры, видеокарты, сетевые карты и др.

Объемы кэша

Немаловажное значение при выборе HDD имеет объем буферной памяти. Обычно эти устройства оснащают 8, 16, 32 и 64 Мб, но имеются буферы на 128 и 256 Мб. Кэш довольно часто перегружается и нуждается в чистке, так что в этом плане больший объем всегда лучше.

Современные HDD в основном оснащаются кэш-памятью на 32 и 64 Мб (меньший объем уже редкость). Обычно этого достаточно, тем более что у системы есть собственная память, которая вкупе с ОЗУ ускоряет работу жесткого диска. Правда, при выборе винчестера не все обращают внимание на устройство с наибольшим размером буфера, так как цена на такие высока, да и параметр этот не является единственным определяющим.

Главная задача кэш-памяти

Кэш служит для записи и чтения данных, но, как уже было сказано, это не основной фактор эффективной работы жесткого диска. Здесь важно и то, как организован процесс обмена информацией с буфером, а также, насколько хорошо работают технологии, предотвращающие возникновение ошибок.

В буферном хранилище содержаться данные, которые используются наиболее часто. Они подгружаются прямо из кэша, поэтому производительность увеличивается в несколько раз. Смысл в том, что нет необходимости в физическом чтении, которое предполагает прямое обращение к винчестеру и его секторам. Этот процесс слишком долгий, так как исчисляется в миллисекундах, в то время как из буфера данные передаются во много раз быстрее.

Преимущества кэш-памяти

Кэш занимается быстрой обработкой данных, но у него есть и другие преимущества. Винчестеры с объемным хранилищем могут значительно разгрузить процессор, что приводит к его минимальному задействованию.

Буферная память является своего рода ускорителем, который обеспечивает быструю и эффективную работу HDD. Она положительно влияет на запуск ПО, когда речь идет о частом обращении к одним и тем же данным, размер которых не превышает объема буфера. Для работы обычному пользователю более чем достаточно 32 и 64 Мб. Дальше эта характеристика начинает терять свою значимость, так как при взаимодействии с большими файлами эта разница несущественна, да и кому захочется сильно переплачивать за более объемный кэш.

Узнаем объем кэша

Если размер винчестера — величина, о которой несложно узнать, то с буферной памятью другая ситуация. Не каждый пользователь интересуется этой характеристикой, но если возникло такое желание, обычно ее указывают на упаковке с устройством. В противном случае можно найти эту информацию в интернете или воспользоваться бесплатной программой HD Tune.

Утилита, предназначенная для работы с HDD и SSD, занимается надежным удалением данных, оценкой состояния устройств, сканированием на наличие ошибок, а также дает подробную информацию о характеристиках винчестера.

    Скачиваем HD Tune и запускаем ее.


Переходим во вкладку «Info» и в нижней части экрана в графе «Buffer» узнаем о размере буфера HDD.

В этой статье мы рассказали, что такое буферная память, какие задачи она выполняет, каковы ее преимущества и как узнать ее объем на винчестере. Выяснили, что она важна, но не является основным критерием при выборе жесткого диска, а это — положительный момент, учитывая высокую стоимость устройств, оснащенных большим объемом кэш-памяти.

Источник

Кэш-память жесткого диска

Кэш-память (cache memory или просто кеш), также ее еще называют буферной памятью.

Кэш-память — особый тип оперативной памяти, который выступает в роли буфера для хранения промежуточных данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы для дальнейшей обработки, а также для хранения данных, к которым система обращается довольно часто. Необходимость наличия транзитного хранилища вызвана разницей между скоростью считывания данных с жесткого диска и пропускной способностью системы.

В теории: чем больше будет объем кеш памяти, тем выше вероятность, что необходимые данные будут находиться в буфере и не нужно будет «беспокоить» жесткий диск. Но на практике случается, что диск с большим объемом кэш-памяти мало чем отличается по производительности от жесткого диска с меньшим объемом, такое получается при работе с файлами большого размера.

В продаже можно встретить жесткие диски с объемом кэш-памяти

  • для настольного ПК: 8 мб, 16 мб, 32 мб, 64 мб;
  • для ноутбука: 8 мб и 16 мб.

Кроме объема кэш-памяти, буфер отличается своей структурой, для разных моделей и фирм-производителей. У обычных дисков буфер используется для чтения данных и для их записи, однако на жестких дисках типа SCSI возможно принудительно разрешить кэширование данных, так и запретить.

Обычно кэш память используется как для записи данных так и для чтения, но на SCSI дисках иногда требуется принудительное разрешение кэширования записи, так обычно по умолчанию кэширование записи на диск для SCSI запрещено. Хоть это и противоречит вышесказанному, но размер кеш-памяти не является решающим для повышения эффективности работы. Более важна организация обмена данными с кэшем для увеличения производительности диска в целом. Кроме этого на производительность в целом влияет алгоритмы работы управляющей электроники, предотвращающие ошибки при работе с буфером (хранение неактуальных данных, сегментирование и т.д.)

Источник

Как увеличить кэш на жестком диске. Что такое кэш память жесткого диска и для чего она нужна. Как увеличить скорость работы жесткого диска

Кэш память или как ее называют буферная память жесткого диска. Если вы не знаете что это, то мы с радостью ответим на данный вопрос и расскажем обо всех имеющихся особенностях. Это особый вид оперативки, выступающий в качестве буфера для хранения ранее считанных, но еще не переданных данных для их дальнейшей обработки, а также для хранения информации, к которой система обращается чаще всего.

Читайте также:  Программа для восстановления файлов на съемном жестком диске

Необходимость в транзитном хранилище появилась из-за значительной разницы между пропускной способности системы ПК и скорости считывания данных с накопителя. Также кэш-память можно встретить на других устройствах, а именно в видеокартах, процессорах, сетевых картах и прочих.

Какой бывает объем и на что он влияет

Отдельного внимания заслуживает объем буфера. Зачастую HDD оснащаются кэшем 8, 16, 32 и 64 Мб. При копировании файлов больших размеров между 8 и 16 Мб будет заметна значительная разница в плане быстродействия, однако между 16 и 32 она уже менее незаметна. Если выбирать между 32 и 64, то ее вообще почти не будет. Необходимо понимать, что буфер достаточно часто испытывает большие нагрузки, и в этом случае, чем он больше, тем лучше.
В современных жестких дисках используется 32 или 64 Мб, меньше на сегодняшний день вряд ли где-то можно найти. Для обычного пользователя будет достаточно и первого, и второго значения. Тем более что помимо этого на производительность также влияет размер собственного, встроенного в систему кэша. Именно он увеличивает производительность жесткого диска, особенно при достаточном объеме оперативки.

То есть, в теории, чем больше объем, тем лучше производительность и тем больше информации может находиться в буфере и не нагружать винчестер, но на практике все немного по-другому, и обычный пользователь за исключением редких случаев не заметит особой разницы. Конечно, рекомендуется выбирать и покупать устройства с наибольшим размером, что значительно улучшит работу ПК. Однако на такое следует идти только в том случае, если позволяют финансовые возможности.

Про утилиту PrimoCache

Я вот почему рассказываю об этой утилите, она кстати называется PrimoCache, и я ей пользуюсь с первой ее версии, и на сегодня она уже ну очень здорово усовершенствовалась.

Еще раз, это программное решение кэша выполнено в виде драйвера. Сам кэш создается из оперативной памяти, то есть чтобы его сделать у вас должно быть ее как бы немало, ну 4-8 гб хотя бы.

Диски большой емкости, организованные как компьютерная сеть. Они используются для хранения баз данных и баз знаний в современных сетях. Используется для передачи информации с одного компьютера на другой. В приложении есть возможность использовать всю доступную память, так как некоторые приложения не выпускают память, которую они использовали для определенных задач, даже после того, как они были закончены. По умолчанию ОЗУ устанавливается как можно более безопасным, но также и самым медленным. Чтобы ускорить работу, вам нужно пройти ручную настройку и настроить время. В кэше хранятся часто используемые инструкции и данные.

Программа НЕ бесплатная, но можно пользоваться 60-дней бесплатно, впрочем кому она реально станет очень полезной, то обойдут это ограничение не взламывая саму программу

Не знаю, стоит ли этот кэш ставить чтобы улучшить производительность игр — тут я не знаю, потому что они данные загрузили в оперативку и работают с ними. В игре я заметил вот что — первый раз уровень игры загружался как обычно, а потом, после получаса игры все уже как бы быстрее работало, прорисовывалось. Но файловая система вообще мало влияет на игру, тут только загрузка может увеличится, в игре важна видеокарта в первую очередь.

Таким образом, он ускоряет процесс обмена данными между процессором и внешней памятью. Если ваш компьютер имеет более 32 МБ ОЗУ, имеет смысл изменить его параметры с рабочего стола на сетевой сервер. Это один из немногих членов, который очень много строится. Начиная с первых жестких дисков принцип работы и структура не изменились. Он только улучшался, что-то уменьшалось, что-то становилось все больше и больше.

Жесткий диск — это устройство, которое служит для хранения данных по принципу намагничивания материала. Но жесткий диск действительно касается не только емкости. Поверхность пластины содержит концентрические круги, которые называются следами. В дальнейшем все подразделяются на сектора с разной производительностью, в зависимости от используемой файловой системы — это вопрос операционной системы.

Предназначение

Она предназначена для чтения и записи данных, однако на SCSI дисках в редких случаях необходимо разрешение на кэширование записи, так как по умолчанию установлено, что кэширование записи запрещено. Как мы уже говорили, объем – не решающий фактор для улучшения эффективности работы. Для увеличения производительности винчестера более важной является организация обмена информацией с буфером. Кроме этого, на нее также в полной мере влияет функционирование управляющей электроники, предотвращение возникновения ошибок и прочее.

В буферной памяти хранятся наиболее часто используемые данные, в то время как, объем определяет вместимость этой самой хранимой информации. За счет большого размера производительность винчестера возрастает в разы, так как данные подгружаются напрямую из кэша и не требуют физического чтения.

Физическое чтение – прямое обращение системы к жесткому диску и его секторам. Данный процесс измеряется в миллисекундах и занимает достаточно большое количество времени. Вместе с этим HDD передает данные более чем в 100 раз быстрее, чем при запросе путем физического обращения к винчестеру. То есть, он позволяет устройству работать даже если хост-шина занята.

Как работает кэш-память жесткого диска

На этом остановимся подробнее. Вы уже примерно представляете, для чего предназначена кэш-память жесткого диска. Теперь выясним, как она работает.

Представим себе, что жесткому диску приходит запрос на считывание информации в 512 КБ с одного блока. С диска берется и передается в кэш нужная информация, но вместе с запрашиваемыми данными заодно считывается несколько соседних блоков. Это называется предвыборкой. Когда поступает новый запрос на диск, то микроконтроллер накопителя сначала проверяет наличие этой информации в кэше и если он находит их, то мгновенно передает системе, не обращаясь к физической поверхности.

Так как память кэша ограничена, то самые старые блоки информации заменяются новыми. Это круговой кэш или цикличный буфер.


Смотреть галерею

Основные преимущества

Буферная память имеет целый ряд достоинств, основным из которых является быстрая обработка данных, занимающая минимальное количество времени, в то время как физическое обращение к секторам накопителя требует определенного времени, пока головка диска отыщет требуемый участок данных и начнет их читать. Более того, винчестеры с наибольшим хранилищем, позволяют значительно разгрузить процессор компьютера. Соответственно процессор задействуется минимально.

Ее также можно назвать полноценным ускорителем, так как функция буферизации делает работу винчестера значительно эффективнее и быстрее. Но на сегодняшний день, в условиях быстрого развития технологий, она теряет свое былое значение. Это связано с тем, что большинство современных моделей имеют 32 и 64 Мб, чего с головой хватает для нормального функционирования накопителя. Как уже было сказано выше, переплачивать разницу можно лишь тогда, когда разница по стоимости соответствует разнице в эффективности.

Напоследок хотелось бы сказать, что буферная память, какой бы она не была, улучшает работу той или иной программы, или устройства только в том случае, если идет многократное обращение к одним и тем же данным, размер которых не больше размера кэша. Если ваша работа за компьютером связана с программами, активно взаимодействующими с небольшими файлами, то вам нужен HDD с наибольшим хранилищем.

Особенности программы PrimoCache

В общем, не буду долго расписывать, а напишу все особенности программы в виде списка, так думаю будет удобнее.

  • Как я уже писал, для работы нужно немного свободной оперативки, хотя бы 1-2 Гб. Это позволит снять пиковые кратковременные нагрузки на жесткий диск, например одна из таких нагрузок может быть открытие кучу вкладок в браузере. Что это вообще происходит? Каждая вкладка, это страница и в ней есть картинки, скрипты ну и еще какие-то элементы. Почти все браузеры это кэшируют, так вот, все это записывается на жесткий диск, а это все мелкие файлы (!), и вот куча вкладок и создает процесс записи большого количества мелких файликов на диск! Когда есть кэш PrimoCache, то он принимает нагрузку эту всю на себя, а скорость работы оперативки куда выше чем жесткого диска, в итоге браузер работает немного быстрее.
  • По поводу кэширования Windows. Да, тут я не спорю, она также отлично кэширует, но делает она это куда проще — просто кэшируя файлы! А PrimoCache кэширует блоки файлов и ему все равно что это за блоки — просто программа какая-то или системные данные/библиотеки.
  • Риск потерять данные есть, но в новых версиях PrimoCache есть алгоритм работы такой, при котором данные будут скидываться в режиме простоя и постепенно. Тем не менее, если поставить интервал например 4 секунды, то сбрасывать данные будут почти сразу и при этом не мешая другим программам работать с диском. В общем у меня не было еще такого, чтобы я потерял данные, хотя использую утилиту около двух лет.
  • Еще одно преимущество такого кэша в том, что если система с таким кэшем работает уже долго, то все основные данные уже будут кэшированы. Если нужно будет открыть программу, которую вы НЕ открывали и разумеется ее в кэше НЕТ, то она откроется БЫСТРЕЕ, так как этому процессу никакие обращения к диску мешать НЕ будут, ибо все они будут кэшированы.
  • Драйвер программы (это и есть основной механизм) не нагружает процессор вообще, сколько я не тестировал и не проверял — нагрузки нет при любом обьеме.
  • При выключении Windows кэш будет также автоматически сбрасываться на диск, и только потом уже система выключится.
  • В качестве кэша также можно использовать SSD-накопитель, что даже плюс, так как в режиме постоянного плавного сброса можно использовать какой-то дешевый SSD, а потом если что — заменить. Но SSD дешевле да и больше обьем, чем у оперативки, и при этом обьема хватит чтобы кэшировать почти все то, чем вы пользуетесь ежедневно. Если использовать SSD-кэш на 128 Гб например, то вообще вы редко будете замечать скорость работы файловой системы, сопоставимую с жестким диском.
  • Программа работает стабильно — никаких глюков мной выявлено не было вообще, то есть не было такого что она зависала, даже в первое версии утилиты.
  • Те кто часто работают с виртуальными машинами, как например я, реально смогут оценить эффект от PrimoCache, который будет кэшировать в том числе блоки виртуального жесткого диска, что в свою очередь очень ускоряют файловую систему виртуальной машины (я лично пользуюсь VMware, но в VirtualBox думаю также ускорит). Кстати с таким кэшем, виртуальная машина в спящий режим переходит мгновенно.
  • Также эффект очень заметен при установке программ. Любая программа, особенно тяжелая со многими установочными файлами, папками, будет установлена намного быстрее с таким кэшем, чем без него (опять же, при установке записываются очень много мелких файлов на диск!). Я лично проверял на офисном пакете от Microsoft и OpenOffice.
Читайте также:  Скорость вращения жесткого диска 5400 об мин

Ну, примерно так все, еще раз напишу я программу не рекламирую, просто лично для меня она ну очень полезной оказалась.

Скорость вращения: красный шарф, вокруг. К сожалению, не только их цена, но и огромный шум и тепло являются препятствиями для их использования в домашних условиях. Физические размеры жестких дисков теперь составляют 3, 5 дюйма, менее 2, 5 дюйма и, по меньшей мере, один дюйм.

Благодаря высокой скорости трения между пластинами и головами головы создается тонкий слой воздуха, так что правая голова головы движется. Между лопастями и головами расстояние составляет около 0, 3 микрона. Голова позиционируется на конце и может быть очень быстро перемещена через пластину с помощью специального устройства.

Кэш память – один из параметров HDD

Переходим непосредственно к железу с целью выяснить, что собой представляет кэш жесткого диска.

В HDD помимо механических деталей имеется управляющая плата с коннектроами. На ней и расположена специальная микросхема, представляющая собой память с высокоскоростным доступом. Это и есть кэш. Объем его относительно не велик и в обычных винчестерах может быть 32 и 64 мегабайта (в некоторых старых моделях встречаются еще значения 8 или 16 Мб). Этого вполне достаточно, чтобы сделать работу системы персонального компьютера плавной и быстрой.

Сколько лучше, спросите вы? Мне кажется, ответ очевиден, но некоторые блогеры отмечают, что существенную разницу между 32 и 64 Мб в процессе использования HDD уловить практически невозможно. Я же полагаю, что с ростом сложности программных задач это все-таки будет заметно.

И если вы рассчитываете выжать из своего ПК максимум, то стоить устанавливать на него лучшее из того, что вы сможете себе позволить. В пользу такой позиции говорит и тот факт, что на серверных жестких дисках уже используется кэш объемом в 128 и даже в 256 Мб. Думаю этот факт поможет ответить вам на вопрос: на что влияет объем буфера?

Выходит, что объем кэша винчестера имеет значение, и данный параметр обязательно стоит учитывать при выборе и покупке HDD. Как узнать эту цифру для новых и уже приобретенных устройств? Проще и надежнее всего уточнить маркировку модели и на сайте производителя найти официальную информацию. Так же объем буфера винчестера могут подсказать программы типа AIDA64.

Дополнительная информация

Вы теперь знаете, жесткого диска и на что влияет. Что еще необходимо знать? В настоящее время существует новый тип накопителей — SSD (твердотельные). В них вместо дисковых пластин используется синхронная память, как во флешках. Такие накопители в десятки раз быстрее обычных винчестеров, потому наличие кэша бесполезно. Но и такие накопители имеют свои недостатки. Во-первых, цена таких устройств увеличивается пропорционально объему. Во-вторых, они имеют ограниченный запас цикла перезаписи ячеек памяти.

Еще существуют гибридные накопители: твердотельный накопитель с обычным жестким диском. Преимуществом является соотношение высокой скорости работы и большим объемом хранимой информации с относительно низкой стоимостью.

Известно, что жесткие диски оснащаются собственной буферной памятью сравнительно небольшого объема. Буфер используется как встроенная кэш-память при выполнении операций чтения и записи, позволяя оптимизировать работу и минимизировать требующие существенного времени обращения к магнитным пластинам. Например, когда в буфере имеется свободное место, контроллер может временно поместить туда данные, которые необходимо записать, и подождать удобного момента, когда нет запросов от системы (хоста). Выполняя запросы на чтение, контроллер хранит последние считанные данные на случай, если хост запросит их повторно – тогда не потребуется еще раз обращаться к диску. Контроллер часто выполняет упреждающее чтение, пытаясь спрогнозировать следующие запросы хоста, и считанные таким образом данные также помещает в буфер. Получается, что буфер используется жестким диском постоянно, и его роль очень важна.

Производители жестких дисков всегда стремились нарастить объем буферной памяти. Сегодня это сделать легче, поскольку обычные микросхемы синхронной динамической памяти (SDRAM), а в жестких дисках применяются именно они, стоят совсем недорого. В конце 90-х годов настольные винчестеры оснащались буфером 512 KB, потом большинство моделей получило 2 MB памяти, а сегодня наиболее распространены винчестеры с буфером 8 MB. Впрочем, нет предела совершенству: компания WD обновила свою массовую линейку винчестеров Caviar SE, дополнив ее моделями Caviar SE16. Основное их отличие, как вы уже догадались, заключается в увеличенном вдвое объеме буферной памяти.

Зачем нам 16 MB?

Казалось бы, чем больше объем буферной памяти, тем выше будет производительность жесткого диска. Контроллер больше данных сможет поместить в буфер, а значит, реже будет обращаться к магнитным пластинам. Впрочем, не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Алгоритмы кэширования обычно используют метод ассоциативного поиска для определения, имеются ли требуемые данные в буфере. Чтобы увеличить объем хранимых в кэше данных, следует либо увеличить объем одного блока (строки кэша), либо увеличить количество строк. А это чревато появлением дополнительных проблем с ассоциативным поиском и обменом данными с кэшем.

Впрочем, для жесткого диска скорость кэширования не так важна, поскольку оно в любом случае ничтожно по сравнению с задержками при доступе к магнитному носителю. Другое дело, действительно ли контроллеру нужен дополнительный объем памяти. Вполне возможно, что жесткий диск не настолько загружен работой, чтобы полностью использовать весь доступный объем буфера. Например, при простом копировании и загрузке программ кэшировать ничего не нужно, так как данные считываются лишь однократно. Зато при работе в серверной среде, когда запросы поступают хаотично и непрерывно, большой буфер – существенный плюс для винчестера. Собственно, поэтому серверные винчестеры всегда оснащались буфером не менее 8 MB. Но в настольном компьютере важнее скорость чтения и доступа, чем эффективность буферизации.

(Правда, не будем забывать о технологии NCQ. C ее помощью винчестер может управлять очередью запросов, меняя порядок их обслуживания. Поскольку в этом случае характер доступа к носителю тоже меняется, дополнительная буферизация может помочь в улучшении производительности. Но увы – большинство пользователей до сих пор не знает, каким образом можно использовать NCQ, поскольку одной лишь поддержки со стороны винчестера тут недостаточно).

Получается, что большой объем буфера вряд ли окажет существенное влияние на общую скорость. Поставить микросхему более высокой емкости недостаточно для улучшения быстродействия. Разработчикам следует не только переработать микрокод, но и улучшить скорость чтения/записи носителя и пропускную способность интерфейса.

Caviar SE16. Особенности конструкции

Нам удалось сопоставить модель WD2500KS, входящую в линейку Caviar SE16, с моделью WD2000JS из «стандартной» линейки Caviar SE. Как оказалось, у них минимум отличий: маркировки гермоблока, разъемов, платы электроники совпадают. Даже версия микрокода одна и та же. Следовательно, разработчики из WD использовали прежнюю технологию, просто заменив одну микросхему памяти на другую.

Для тех, кто не в курсе особенностей жестких дисков WD, сообщим следующее. Этот производитель применяет только проверенные технологии и особенно заботится о защите дисков от повреждений. Конструкция гермоблока стандартная: массивный корпус и плоская верхняя крышка герметично соединены, на крышке сверху имеется вентиляционное отверстие. Но плата электроники по традиции перевернута микросхемами внутрь и прижата к корпусу, имеется термопроводящая прокладка. Подобный прием позволяет защитить микросхемы от перегрева и внешних воздействий. Разъемов питания два – стандартный 4-контактный и новый плоский, в соответствии с требованиями Serial ATA. Для защиты интерфейсного разъема Serial ATA от случайного отключения WD предлагает использовать специальный кабель SecureConnect, имеющий защелки.

Серия Caviar SE16 выпускается только с поддержкой интерфейса Serial ATA. Причем контроллер жесткого диска поддерживает «вторую скорость» 3 GB/s (300 MB/s). Другие технологии, в частности, NCQ, пока не реализованы – тут WD отстает от других производителей.

Заявленные параметры жестких дисков WD Caviar SE/SE16
Маркировка
Скорость вращения шпинделя, об/мин
Плотность записи, GB на пластину
Объем кэш-буфера, MB
Подшипники
Интерфейс
Поддержка NCQ
Диапазон емкостей 120, 160, 200, 250
Внутр. скорость обмена данными, Mbit/s
Средняя скорость доступа: средняя, мс
— по максимальному радиусу, мс
— переход между дорожками, мс
скорость доступа при записи, мс
Устойчивость к удару (offline), G
Устойчивость к удару (online), G
Уровень шума при простое, дБ
Уровень шума при позиционировании, дБ

Диапазон емкостей винчестеров Caviar SE16 пока невелик. На сайте WD удалось найти данные по модели 250 GB, плюс недавно появилась модель 400 GB. Точную плотность записи и емкость одной пластины производитель не сообщает, но, по имеющимся данным, в нынешней серии винчестеров применяются пластины по 100 GB. На сегодня это скромный результат, однако WD практикует модернизацию линейки без смены названий и спецификаций, поэтому вполне может оказаться, что в продаже уже имеются диски с более емкими пластинами.
Тестирование

В тестировании принимали участие жесткие диски трех производителей – WD, Seagate и Samsung. На момент написания статьи именно их продукция была представлена в широком ассортименте. Экземпляр рассматриваемого в обзоре жесткого диска серии Caviar SE16 имел следующие параметры:

  • маркировка WD2500KS-00MJB0;
  • объем 250 GB;
  • версия микрокода 02.01C03;
  • режим «тихого позиционирования» (AAM) отключен (0FEh).

Мы будем сравнивать с ним следующие жесткие диски:

  • Caviar SE, из линейки с буфером 8 MB, объем 200 GB:
  • маркировка: WD2000JS-00MHB0;
  • объем буфера – 8 MB;
  • интерфейс – Serial ATA 3 Gbit/s, NCQ не поддерживается;
  • версия микрокода – 02.01C03 (та же самая);
  • режим «тихого» позиционирования (AAM) отключен (0FEh).
  • Samsung SpinPoint P120, 200 GB:
  • маркировка SP2004C;
  • объем буфера – 8 MB;
  • интерфейс – Serial ATA 3 Gbit/s, NCQ поддерживается;
  • версия микрокода – VM100-33;
  • режим «тихого» позиционирования включен (код 00h).
  • Seagate Barracuda 7200.8, 200 GB:
  • маркировка ST3200826AS;
  • объем буфера – 8 MB;
  • интерфейс – Serial ATA 1.5 Gbit/s, NCQ поддерживается;
  • версия микрокода – 3.03;
  • режим «тихого» позиционирования заблокирован (управление недоступно).

Жесткие диски Seagate и Samsung имеют более высокую плотность записи, чем WD Caviar. К тому же Seagate имеет более высокую заявленную скорость позиционирования (8 мс против 8.9 мс у Samsung и WD), а Samsung работает тише. То есть WD формально не имеют преимуществ по сравнению с дисками других производителей. Но на практике может быть все наоборот.

Читайте также:  Как установить систему с жесткого диска на ссд

Жесткие диски подключались ко второму порту контроллера Serial ATA, встроенного в южный хаб ICH5 чипсета Intel 865G. К сожалению, чипсеты серии 865 не поддерживают скорость 3 Гбит/с и технологию NCQ, поэтому возможности современных винчестеров полностью раскрыть не позволяет. Другие параметры тестовой конфигурации:

  • хост-винчестер, с которого выполнялась загрузка ОС и запуск тестов – Seagate Barracuda 7200.7 PATA 80 GB;
  • процессор Intel Pentium 4 2.80 (шина 800 МГц);
  • материнская плата Intel D865GBF (Intel 865G);
  • память 2 x 256 DDR400, включен двухканальный режим работы;
  • видеокарта GeForce FX 5600;
  • винчестеры устанавливались в 2.5-дюймовую корзину корпуса Inwin J551, специальное охлаждение не применялось.

Использование программ, работающих с диском напрямую, позволяет измерить теоретические параметры винчестера – скорость случайного доступа, усредненную (sustained) скорость чтения и записи, эффективность отложенной записи. При этом влияние алгоритмов кэширования минимально, так как доступ осуществляется непрерывно и по простой схеме.

Низкоуровневые параметры рассчитывались с помощью программ:

  • IOMeter 2004.07.30;
  • HDTach 2.68;
  • HDTach 3.0.1.0;
  • Winbench 2.0 (диск форматировался под один большой раздел NTFS).

оказалась выше у Caviar, поскольку винчестеры WD не используют алгоритмы замедления позиционирования (AAM). Seagate, несмотря на отличные заявленные цифры, оказался последним. Как ни странно, Caviar SE16 немного (0.3 мс) уступил своему собрату, что можно объяснить либо естественной разбежкой технологических параметров (все же механика имеет некоторые отклонения в ту или иную сторону), либо влиянием третьей пластины (чем больше число головок, тем больше будет задержка на их переключение). Конечно, отличия на самом деле очень небольшие, и говорить о серьезном отставании Caviar SE16 мы не будем. По скорости доступа при записи винчестеры WD сравнялись, обеспечив двукратное ускорение по сравнению со скоростью доступа при чтении. Объясняется это влиянием алгоритма отложенной записи.

По скорости последовательного чтения/записи

Caviar SE16, наоборот, слегка опередил Caviar SE. Но их обогнал винчестер Seagate (+10%), что закономерно ввиду применения более высокой плотности записи, а Samsung, наоборот, настолько же отстал.

Более точный анализ скорости чтения/записи позволяет провести IOMeter. Если другие программы работают с блоками 64 KB, IOMeter может варьировать размер блока.

По чтению лидирует Seagate: он существенно лучше (+20%) справляется с мелкими и крупными блоками. Samsung, как оказалось, с мелкими блоками работает совсем плохо. А WD отлично показали себя в тестах записи, обойдя Seagate при работе с блоками менее 64 KB.

Программа Winbench’99, несмотря на свой почтенный возраст, довольно точно строит график последовательно чтения.

Оба диска WD имеют одинаковую форму графика, с отсутствием пиков и провалов, что свидетельствует о высокой стабильности чтения. График Caviar SE16 более вытянут, что связано с большей его емкостью. Увеличение масштаба графика позволяет рассмотреть кратковременные, но сильные провалы скорости у Seagate и Samsung (работа алгоритмов исправления ошибок ECC, задержки на переключения головок и смену дорожек) и отсутствие таковых у WD. И пусть плотность записи у WD хуже, проверенная технология производства имеет свои плюсы – выше стабильность работы.

Имитация работы приложений

Шаблон Workstation теста IOMeter позволяет генерировать нагрузку на дисковую подсистему, близкую к реальной (сбор статистики проводился по тесту Winstone 2002 Content Creation). Так вот, этот тест более чувствителен к скорости доступа, чем к скорости чтения/записи, плюс он учитывает работу алгоритмов кэширования, так как запросы поступают с нарастанием глубины очереди.

Согласно полученным данным, оба диска WD слегка опередили Samsung и буквально разгромили Seagate. Caviar SE опять чуть лучше Caviar SE16, так как у них есть небольшая разница по скорости доступа.

На тест PCMark05 мы возлагали большую надежду, так как именно он должен показать преимущество большого кэш-буфера. Этот тест использует шаблоны, записанные с помощью тестового пакета Intel IPEAK SPT при выполнении определенных задач. Следовательно, PCMark05 может более-менее правдоподобно смоделировать работу винчестера в реальных условиях.

Так вот, если по скорости загрузки Windows XP, копирования файлов и сканирования на вирусы винчестеры WD почти не отличаются, то по скорости загрузки приложений и доступу к данным во время работы приложений Caviar SE16 на 10-15% быстрее Caviar SE, не говоря уже о Samsung и Seagate.

Преимущество винчестера с большим буфером заметно и в тесте Winstone, особенно если используется файловая система FAT32.

Результаты тестирования доказывают: положительный эффект от увеличения буфера есть. Он небольшой, в пределах 10-15%, и проявляется только при работе винчестера в условиях, близких к реальным. В низкоуровневых тестах разницы практически нет, что согласуется с теорией. Та же теория говорит о том, что с ростом пропускной способности интерфейса и плотности записи, а также с внедрением технологий оптимизации доступа к диску объем буфера придется увеличивать. Поэтому разработчики из WD немного поспешили; впрочем, лучше заняться отработкой технологии сейчас, чем впоследствии догонять конкурентов.

Нормальное функционирование операционной системы и быстрая работа программ на компьютере обеспечиваются оперативной памятью. Каждый пользователь знает, что от ее объема зависит количество задач, которые ПК может выполнять одновременно. Подобной памятью, только в меньших объемах, оснащаются и некоторые элементы компьютера. В данном материале речь пойдет о кэш-памяти жесткого диска.

Кэш-память (или буферная память, буфер) – область, где хранятся данные, которые уже считались с винчестера, но еще не были переданы для дальнейшей обработки. Там хранится информация, которой ОС Windows пользуется чаще всего. Необходимость в этом хранилище возникла из-за большой разницы между скоростью считывания данных с накопителя и пропускной способностью системы. Подобным буфером обладают и другие элементы компьютера: процессоры, видеокарты, сетевые карты и др.

Объемы кэша

Немаловажное значение при выборе HDD имеет объем буферной памяти. Обычно эти устройства оснащают 8, 16, 32 и 64 Мб, но имеются буферы на 128 и 256 Мб. Кэш довольно часто перегружается и нуждается в чистке, так что в этом плане больший объем всегда лучше.

Современные HDD в основном оснащаются кэш-памятью на 32 и 64 Мб (меньший объем уже редкость). Обычно этого достаточно, тем более что у системы есть собственная память, которая вкупе с ОЗУ ускоряет работу жесткого диска. Правда, при выборе винчестера не все обращают внимание на устройство с наибольшим размером буфера, так как цена на такие высока, да и параметр этот не является единственным определяющим.

Главная задача кэш-памяти

Кэш служит для записи и чтения данных, но, как уже было сказано, это не основной фактор эффективной работы жесткого диска. Здесь важно и то, как организован процесс обмена информацией с буфером, а также, насколько хорошо работают технологии, предотвращающие возникновение ошибок.

В буферном хранилище содержаться данные, которые используются наиболее часто. Они подгружаются прямо из кэша, поэтому производительность увеличивается в несколько раз. Смысл в том, что нет необходимости в физическом чтении, которое предполагает прямое обращение к винчестеру и его секторам. Этот процесс слишком долгий, так как исчисляется в миллисекундах, в то время как из буфера данные передаются во много раз быстрее.

Преимущества кэш-памяти

Кэш занимается быстрой обработкой данных, но у него есть и другие преимущества. Винчестеры с объемным хранилищем могут значительно разгрузить процессор, что приводит к его минимальному задействованию.

Буферная память является своего рода ускорителем, который обеспечивает быструю и эффективную работу HDD. Она положительно влияет на запуск ПО, когда речь идет о частом обращении к одним и тем же данным, размер которых не превышает объема буфера. Для работы обычному пользователю более чем достаточно 32 и 64 Мб. Дальше эта характеристика начинает терять свою значимость, так как при взаимодействии с большими файлами эта разница несущественна, да и кому захочется сильно переплачивать за более объемный кэш.

Что делает кэш в вашем винчестере?

Теперь взглянем на принцип работы жесткого диска HDD, который хоть и вытесняется в компактных устройствах твердотельными накопителями, но, пожалуй, еще долго будет оставаться основным средством хранения информации.

Итак, внутри его расположены несколько вращающихся магнитных пластин. Считывающие головки перемещается в нужный сектор и производят запись или чтение информации. (Визуально все это напоминает проигрыватель винилов).

Как видите, механизмов в данном устройстве предостаточно, и, несмотря на сверхвысокие скорости их движения, обращение к HDD за очередной порцией данных занимает очень много (по меркам быстродействия ЦПУ) времени. Усугубляет данную ситуацию тот факт, что информация записана на поверхности дисков фрагментами, которые могут быть расположены в разных местах и на отдельных пластинах.

Так вот, чтобы системе не заниматься черновой работой складывания воедино отдельных блоков информации, данную работу было решено получить самому жесткому диску, который будет сам связывать их воедино в собственном кэше. Условно, можно обрисовать такую аналогию данного процесса: боссу понадобилась вся информация по сделке и подчиненный, дабы не носить в кабинет по отдельному документу, предварительно собирает и группирует их у себя в отделе.

Сразу добавлю, что в SSD проблема инертности считывания информации не стоит так критично. Здесь скорость данного процесса на несколько порядков выше. Но в связи с фрагментированием записи больших объемов данных оптимизация работы с ними также необходимо. Поэтому в некоторых твердотельных накопителях cache так же присутствует.

Что такое кэш

Буферная память или кэш – это особая разновидность оперативной памяти, своеобразная «прослойка» между магнитным диском и компонентами ПК, которые обрабатывают хранящиеся на винчестере данные. Предназначена она для более плавного считывания информации и хранения данных, к которым на текущий момент чаще всего обращается пользователь или операционная система.

На что влияет размер кэша: чем больший объем данных в нем поместится, тем реже компьютеру приходится обращаться к жесткому диску. Соответственно, увеличивается производительность такой рабочей станции (как вы уже знаете, в плане быстродействия, магнитный диск винчестера существенно проигрывает микросхеме оперативной памяти), а также косвенно срок эксплуатации жесткого диска.

Косвенно потому, что разные пользователи эксплуатируют винчестер по разному: к примеру, у любителя фильмов, который смотрит их в онлайн-кинотеатре через браузер, теоретически хард прослужит дольше, чем у киномана, качающего фильмы торрентом и просматривающего их с помощью видеоплеера.

Догадались почему? Правильно, из-за ограниченного количества циклов перезаписи информации на HDD.

Источник