На что влияет буферная память жесткого диска

Содержание

Что такое кэш память жесткого диска и для чего она нужна

На что влияет буферная память жесткого диска

: 2017-08-27 / Виктор Трунов

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.

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.

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.

Не удалось устранить проблему?Обратитесь за помощью к специалисту!

Решите мою проблему

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.

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.

Не удалось устранить проблему?Обратитесь за помощью к специалисту!

Решите мою проблему

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.

Как узнать текущий объем кэша

Все что нужно, это скачать и установить бесплатную программу HDTune. После запуска перейдите в раздел «Информация» и в нижней части окна вы увидите все необходимые параметры.

Если вы покупаете новое устройство, то все необходимые характеристики можно узнать на коробке или в приложенной инструкции. Еще один вариант – посмотреть в интернете.

В этом видео разобран весь принцип работы

Если не получилось самостоятельно устранить возникшие неполадки, то скорее всего, проблема кроется на более техническом уровне. Это может быть: поломка материнской платы, блока питания,

жесткого диска, видеокарты, оперативной памяти и т.д.

Важно вовремя диагностировать и устранить поломку,
чтобы предотвратить выход из строя других комплектующих.

В этом вам поможет наш специалист.

Оставьте заявку и получите
Бесплатную консультацию и диагностику специалиста!

Это бесплатно и ни к чему не обязывает.
Мы перезвоним Вам в течении 30 мин.

Источник: https://onoutbukax.ru/chto-takoe-kesh-pamyat-zhestkogo-diska-i-dlya-chego-ona-nuzhna/

Буферная память жесткого диска: что это, на что влияет и какая лучше?

Приветствую вас, дорогие читатели! У нормальных людей, сознание которых пока не замутнено знакомством с компьютерными технологиями, при слове «винчестер» первая ассоциация, которая возникает – знаменитое охотничье ружье, чрезвычайно популярное в США. У компьютерщиков же ассоциации совершенно иные – так большинство из нас называют жесткий диск.

В сегодняшней публикации мы разберем что такое буферная память  жесткого диска, для чего она нужна и насколько важен этот параметр для выполнения различных задач.

Принцип работы жесткого диска

HDD по сути является накопителем, на котором хранятся все пользовательские файлы, а также сама операционная система. Теоретически без этой детали можно обойтись, но тогда ОС придется загружать из съемного носителя или по сетевому соединению, а рабочие документы хранить на удаленном сервере.

Основа винчестера – круглая алюминиевая или стеклянная пластина. Она обладает достаточной степенью жесткости, поэтому деталь и называют жестким диском.

Пластина покрыта слоем ферромагнетика (обычно это диоксид хрома), кластеры которой запоминают единицу или ноль благодаря намагничиванию и размагничиванию. На одной оси может быть несколько таких пластин.

Для вращения используется небольшой высокооборотистый электромотор.

В отличие от граммофона, в котором игла касается пластинки, считывающие головки вплотную к дискам не примыкают, оставляя расстояние в несколько нанометров. Благодаря отсутствию механического контакта, срок службы такого устройства увеличивается.

Читайте также  Компьютер не видит диск Д что делать

Однако никакая деталь не служит вечно: со временем ферромагнетик теряет свойства, что значит, ведет к потере объема жесткого диска, обычно вместе с пользовательскими файлами.

Именно поэтому, для важных или дорогих сердцу данных (например, семейного фотоархива или плодов творчества владельца компьютера) рекомендуется делать резервную копию, а лучше сразу несколько.

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.

Как посмотреть размер буфера

Перед тем как посмотреть объем кэша, придется скачать и установить утилиту HD Tune. После запуска программы интересующий параметр можно найти во вкладке «Информация» в нижней части страницы.

Оптимальные размеры для различных задач

Возникает закономерный вопрос: какая буферная память лучше для домашнего компьютера и что дает это в практическом плане? Естественно, желательно побольше.

Однако на юзера накладывают ограничение уже сами производители винчестеров: например, хард с 128 Мб буферной памяти обойдется по цене существенно выше средней.

Именно на такой объем кэша я рекомендую ориентироваться, если вы хотите собрать игровой комп, который не устареет уже через пару лет.

Для задач попроще можно обойтись и попроще характеристиками: домашнему медиацентру с головой хватит и 64 Мб.

А для компьютера, который используется сугубо для серфинга в интернете и запуска офисных приложений и простеньких флеш‐игр, вполне достаточно и буферной памяти объемом 32 Мб.

В качестве «золотой середины» могу порекомендовать винчестер Toshiba P300 1TB 7200rpm 64MB HDWD110UZSVA 3.

5 SATA III – здесь средний размер кэша, но емкости самого жесткого диска вполне достаточно для домашнего ПК.

Также для полноты картины рекомендую ознакомиться с публикациями о лучших производителях жестких дисков и рейтинге HDD, а также, какие разъемы бывают на жестких дисках.

Спасибо за внимание, дорогие читатели и до следующих встреч. Надеюсь информация была вам полезна. Не забудьте поделиться этой статьей в социальных сетях и подписаться на новостную рассылку.

С уважением автор блога Андрей Андреев

Источник: https://infotechnica.ru/pro-kompyuteryi/o-nakopitelyah-informatsii/bufernaya-pamyat-zhestkogo-diska/

На что влияет буферная память жесткого диска

Персональный компьютер состоит из множества сложных деталей. Как принято считать, самыми важными комплектующими считаются процессор, оперативная память, видеокарта и материнская плата.

Но это не совсем так, большую роль в производительности ПК играет и жесткий диск.

Во-первых, это основная деталь для хранения всех данных, а во-вторых, на ней установлена и операционная система, следовательно, чем лучше работает ЖД, тем стабильнее и быстрее работает операционная система.

От скорости работы жесткого диска, так или иначе зависит скорость загрузки ГОС, открытие мультимедийных файлов, скорость загрузки текстур в играх, копирование файлов, скорость получения данных из пиринговых сетей и т. д.

Хранение данных или работа с программным обеспечением

Для начала, следует упомянуть о популярном на сегодняшний день решении. Многие сборщики компьютеров устанавливают для хранения данных в систему, два комплектующих, SSD для установки ОС и HDD (жесткий диск) для хранения основных данных.

Отличие SSD от HDD в высокой скорости и твердотельной конструкции. При этом, SSD имеет ограниченный резерв чтения/записи и не пригоден, например, для скачивания файлов из пиринговых сетей, ведь это может привести к быстрому износу аппаратуры.

Другим фактором, является стоимость данной детали, которая значительно превышает стоимость ЖД, ввиду чего, обычно приобретается SSD ограниченного размера, исключительно для того, что бы установить операционную систему. Стоимость 64 Гб.

SSD примерно равна стоимости 2 Тб. HDD.

Выбор производителя

Существует достаточно много фирм производящих жесткие диски, среди которых можно встретить всеми известные бренды, Samsung или Toshiba, являющиеся лидерами в производстве различной техники. Тем не менее самыми качественными ЖД считаются те, которые производят фирмы, занимающиеся исключительно изготовлением жестких дисков: Hitachi, Seagate и Western Digital.

Объем памяти

Десятки гигабайт для игр и столько же для фильмов, уже не кажется чем-то невероятным, у большинства пользователей имеется скоростной интернет и мониторы с высоким разрешением, для которых необходимы видеозаписи от 1080p и выше, для этого необходимо огромное дисковое пространство.

На данный момент, на рынке комплектующего можно найти жесткие диски объемом до 10 Тб. При этом и цена на такие устройства достаточно высокая.

Цены на ЖД устроены так, что при незначительном повышении стоимости, объем возрастает в два раза, что заставляет покупателя приобретать все больший объем памяти. Например, HDD на 2 Тб.

Лишь немного дороже, чем деталь на 1 Тб. При этом, самым разумным решением будет приобрести ЖД на 2 Тб.

Скорость вращения шпинделя

Принцип работы HDD заключается во вращении магнитного носителя, на который, с помощью специальной головки наносятся и считываются данные. Следовательно, чем больше скорость вращения агнитного накопителя, тем быстрее ЖД работает с данными.

Все жесткие диски работают на скоростях, 5400 – 7200 оборотов в минуту. При этом, производитель может повысить плотность записи на магнитный носитель, благодаря чему, скорость 5400 и 7200 может сравняться, но как показывает практика, 7200 работает все же быстрее.

Однако, чем выше скорость, тем больше энергии потребляет устройство, сильнее греется и производит больше шума.

Достаточно интересное решение, которое, к сожалению, не всегда указывается в технической характеристике, это наличие нескольких магнитных дисков и нескольких считывающих головок, в следствии чего, работа жесткого диска значительно увеличивается.

Интерфейс подключения и пропускная способность устройства

Долгое время стандартом для HDD был, так называемый IDE разъем передачи данных, который подключался в один единственный коннектор на материнской плате, при этом очень сложно было установить в компьютер более двух жестких дисков. Такой стандарт поддерживал скорость до 1 Гбит/с и подключался с помощью четырехпинового контакта от блока питания.

Со временем, стали появляться улучшенные интерфейсы, передачи данных и питания, SATA-2 и SATA-3, соответственно 3 и 6 Гбит/с.

Что достаточно примечательно при выборе скорости вращения шпинделя, ведь ЖД со скоростью 7200 об.

/мин и интерфейсом SATA-2 будет уступать в скорости жесткому диску на 5400 об./мин, SATA-3.

Пропускной способностью обозначается то количество данных, которое способно поступать либо считывается с жесткого диска за одну секунду. При этом, необходимо внимательно изучить возможности материнской платы, ведь поддержку SATA-3 обеспечивает именно материнская плата.

Буферная память жесткого диска

Многие наверняка замечали, как сильно меняется цена устройства в зависимости от размера буферной памяти.

Буферная память или как ее еще называют кэш память, представляет собой небольшой чип на жестком диске, который выполняет функцию транзита данных, между ЖД и материнской платой.

В буферной памяти также хранятся самые часто запрашиваемые данные, благодаря чему, при обращении к какому-то файлу, данные посылаются с кэша, вместо того, чтобы считывать их с магнитного носителя.

К сожалению, буферная память бесполезна, если запрашиваемый файл имеет большой объем, ведь размер чипа в среднем колеблется от двух до 250 Мб.

Гибридные жесткие диски или SSHD

Сравнительно новая технология, которая существенно увеличивает скорость подачи данных благодаря вмонтированному в устройство SSD носителю, объемом в среднем на 8 Гб.

По сути, технология схожа с буферной памятью жестких дисков, также запоминая часто используемые файлы, только в отличие от буфера, SSHD технология способна хранить существенные объемы данных, тем самым, позволяя быстрее запускать операционную систему и работать с текстурами в играх.

Более скоростные накопители могут понадобиться разве что да специализированных задач и будут стоить неоправданно дорого.

Вас могут заинтересовать:

  • Чем отличаются SATA 2 от SATA 3?
  • Как выбрать SSD диск
  • Выбираем материнскую плату и процессор правильно
  • Какой прирост производительности при использовании SSD диска
  • Игровые ноутбуки – за и против

Источник: https://ddr5.ru/kak-vybrat-zhestkiy-disk/

Кэш память жесткого диска: влияет ли объём на скорость работы

Желаю доброго времени суток своим читателям, интересующихся подробностями работы компьютерного железа. Сегодня предметом нашего обсуждения будет кэш память жесткого диска.

Буферизация данных применяется в различных процессах, но именно в данном устройстве ее использование дает ощутимый прирост быстродействия, нивелируя недостатки процесса считывания.

Для начала немного истории, которая раскрывает суть термина «cache».

В далеком 1967 году, при подготовке статьи о 85-й модели компьютера BM System/360 было решено найти лаконичную и более понятную замену определению «высокоскоростной буфер».

Редактор журнала «IBM Systems Journal» Лайл Джонсон предложил использовать слово «кэш» (в разных европейских языках означающее понятие «прятать», «тайник», «запас»).

Этот термин оказался не только простым и удобным, но и точно определял суть используемого устройства. Он прижился, стал общепринятым.

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.

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.

Источник: https://ichudoru.com/na-chto-vliyaet-bufernaya-pamyat-zhestkogo-diska/

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: http://we-it.net/index.php/zhelezo/khranenie-dannykh/172-form-faktor-ob-em-bufera-i-ostalnye-kharakteristiki-hdd

Размер буфера и производительность HDD

Современные жесткие диски на­по­ми­на­ют ком­пью­тер в ком­пью­те­ре. Они ис­поль­зу­ют мощ­ные ав­то­но­м­ные про­цес­соры.

Раз­мер ло­каль­но­го ПЗУ, рас­по­ло­жен­но­го на пла­те элек­тро­ни­ки HDD, ис­чис­ля­ет­ся сот­ня­ми ки­ло­байт, ло­каль­но­го ОЗУ — де­сят­ка­ми ме­га­байт.

За­дей­ст­во­ван­ные интер­фей­сы аб­стра­ги­ро­ва­ны от элек­т­ро­ме­ха­ни­че­ской при­ро­ды на­ко­пи­те­ля и по на­бо­ру сиг­на­лов на­по­ми­на­ют сис­тем­ные ши­ны вы­чис­ли­тель­ных плат­форм раз­лич­ных по­ко­ле­ний.

Читайте также  Анизотропная фильтрация в играх что это

Так, интерфейс IDE, ис­поль­зу­ю­щий раз­дель­ные ли­нии ад­ре­са, дан­ных и уп­рав­ле­ния фун­к­ци­о­наль­но схо­ден с ши­ной ISA, а ин­тер­фейс SATA, у ко­то­ро­го две диф­фе­ре­н­ци­аль­ные па­ры Rx+, Rx–, Tx+, Tx– для при­е­ма и пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции, по­до­бен лин­ку PCI Ex­press x1. Ра­зу­ме­ет­ся, та­кое срав­не­ние до­пус­ти­мо, ес­ли не при­ни­мать во вни­ма­ние су­щест­вен­ные раз­ли­чия в про­то­ко­лах вза­и­мо­дей­ст­вия уст­ройств, а смо­т­реть ис­клю­чи­тель­но на на­бор сиг­на­лов.

История развития интерфейсов жестких дисков

Во времена жестких магнитных дисков с MFM-интерфейсом, подключаемых к контроллерам MFM XT или MFM AT, ос­нов­ной интеллект дисковой подсистемы сосредотачивался в контроллере, устанавливаемом на системную шину, а на плате электроники жесткого диска располагались сравнительно простые схемы управления исполнительными ме­ха­низ­ма­ми диска. Набор сигналов интерфейса MFM ориентирован на непосредственное управление такими схе­ма­ми. Например, по­зи­ци­о­ни­ро­ва­ние блока магнитных головок выполнялось сигналами STEP (шаг) и DIRECTION (на­прав­ле­ние). По каждому импульсу на линии STEP, головки пе­ре­ме­ща­ют­ся на один цилиндр. На­прав­ле­ние пе­ре­ме­ще­ния оп­ре­де­ля­ет­ся уровнем сигнала DIRECTION. Справедливости ради отметим, что некоторые жесткие диски и в те вре­ме­на ис­поль­зо­ва­ли ав­то­ном­ные ми­кро­кон­т­рол­ле­ры.

Рис 1. Внутреннее устройство жесткого магнитного диска фирмы Fujitsu

Долгое время дисковые контроллеры использовали буфер, размером только один сектор (512 байт).

Причем, по­яв­ле­ние относительно доступных микросхем статических ОЗУ большего размера далеко не сразу изменило эту тен­ден­цию, поскольку для обеспечения буферизации нескольких секторов требуется существенная модернизация ло­ги­ки работы контроллера.

Интерлив, как фактор производительности

Очевидно, буфер размером в один сектор требуется освобождать после чтения каждого сектора или заполнять пе­ред записью каждого из них.

Это приводит к существенным потерям времени при выполнении операций с бло­ка­ми сек­то­ров, по­сколь­ку диск вращается непрерывно и за время передачи данных между буферным ОЗУ и сис­те­мой, сле­ду­ю­щий сек­тор уедет из-под магнитной головки и его придется ждать в течение целого оборота диска.

Рис 2.  Головки магнитного диска производства Western Digital

Задача решалась низкоуровневым переформатированием диска с заданием оптимального интерлив-фактора, то есть такого порядка чередования секторов, при котором после обслуживания буферного ОЗУ к магнитной головке с максимальной вероятностью должен подъехать следующий по порядку сектор.

Так как время обслуживания бу­фер­ного ОЗУ зависит не только от контроллера диска, но и от производительности платформы, низкоуровневое пере­фор­ма­ти­ро­ва­ние с изменением интерлив-фактора иногда было оправдано даже после установки более про­из­во­ди­тель­но­го центрального процессора.

Современные тенденции

Встроенное программное обеспечение современных жестких дисков по праву можно считать небольшой опера­ци­он­ной системой.

Обмен данными с хост-контроллером, управление сервоприводом и механизмом позициониро­ва­ния, обработка и протоколирование ошибок, мониторинг напряжений и температур, операции SMART, об­слу­жи­ва­ют­ся, как правило, не одним, а системой автономных процессоров, функционирование которых невозможно без оперативной памяти размером десятки-сотни мегабайт. Это стало мотивацией для применения ОЗУ ди­на­ми­че­ского типа (DRAM).

Несмотря на более сложное управление, по сравнению со статическим ОЗУ, в частности необходимость реге­не­ра­ции содержимого памяти и мультиплексирования адреса, устройство остается компактным, поскольку пере­чис­лен­ные функции реализованы в составе центральной (интерфейсной) микросхемы жесткого диска. Кратко пе­ре­чи­с­лим ос­нов­ные функции ОЗУ накопителя:

  1. Рабочая память встроенной операционной системы.
  2. Обеспечение буферизации, кэширования и отложенной записи.
  3. Хранение таблиц, определяющих соответствие между логическими и физическими секторами.
  4. Создание быстрой копии содержимого постоянного запоминающего устройства накопителя, с целью уско­ре­ния доступа. Здесь уместна аналогия с теневой памятью или Shadow RAM, применяемой на системных платах. ПЗУ жестких дисков, в типовом случае реализованное на микросхемах с последовательным до­сту­пом (SPI ROM), значительно медленнее, чем DRAM.

Таким образом, буфер поль­зо­ва­тель­ских данных занимает только часть опе­ра­тив­ной памяти накопителя, поэтому ука­за­ние в качестве размера такого буфера полного объема ус­та­но­влен­ных микросхем ОЗУ, практикуемое в до­ку­мен­та­ции не­ко­то­рых уст­ройств, не совсем корректно. Зависимость про­из­во­ди­тель­нос­ти от размера встроенного ОЗУ для со­вре­мен­ных mass storage устройств, подчиняется правилам, имеющим много общего с ана­ло­гич­ны­ми за­ко­но­мер­но­с­тя­ми «больших» ОС. Ответ на вопрос, поставленный в названии статьи, оп­ре­де­ля­ет­ся ин­тел­лек­том встро­ен­но­го про­грам­мно­го обес­пе­че­ния кон­крет­ной мо­де­ли HDD и его аппаратной реализацией, в частности, — спо­соб­но­стью оп­ти­маль­но рас­по­ря­дить­ся ре­сур­са­ми опе­ра­тив­ной памяти.

Источник: https://composter.com.ua/content/vliyaet-li-razmer-bufera-na-proizvoditelnost-zhestkih-diskov-2013-08-20

Кэш память жесткого диска: влияет ли объём на скорость работы

Желаю доброго времени суток своим читателям, интересующихся подробностями работы компьютерного железа. Сегодня предметом нашего обсуждения будет кэш память жесткого диска.

Буферизация данных применяется в различных процессах, но именно в данном устройстве ее использование дает ощутимый прирост быстродействия, нивелируя недостатки процесса считывания.

Для начала немного истории, которая раскрывает суть термина «cache».

В далеком 1967 году, при подготовке статьи о 85-й модели компьютера BM System/360 было решено найти лаконичную и более понятную замену определению «высокоскоростной буфер».

Редактор журнала «IBM Systems Journal» Лайл Джонсон предложил использовать слово «кэш» (в разных европейских языках означающее понятие «прятать», «тайник», «запас»).

Этот термин оказался не только простым и удобным, но и точно определял суть используемого устройства. Он прижился, стал общепринятым.

Алгоритм работы кэш жесткого диска

Давайте разберемся, как работает буферная память винчестера. Основным потребителем, расположенной на нем информации является процессор. Дальше работает такая схема:

  • от ЦПУ поступает запрос на контроллер, который по определенным меткам идентифицирует данные и сразу проверяет их наличие в кэше жесткого диска. Если таковые имеются, обращение к HDD не производится;в случае отсутствия нужной информации выполняется их считывание с винчестера, причем дополнительно захватываются и близлежащие данные, которые с большой вероятностью так же могут понадобиться при последующих запросах;
  • под этот блок информации в кэш-памяти освобождается соответствующее место определенного размера. Такая процедура является непростой задачей, поскольку компьютер должен пожертвовать какими-то данными из буфера. Выбор осуществляется с помощью нескольких алгоритмов, определяющих степень «ненадобности». Для этого производится оценка по давности последнего использования информации, по частоте обращения к ней.
  • актуальные данные загружаются на свободное место. Дальше процесс взаимодействия процессора и жесткого диска снова продолжается по этому алгоритму.

И еще один момент: cache винчестера – это энергозависимая память. Поэтому перед выключением ПК система копирует информацию из кэша непосредственно на сам HDD, а после включения переносить ее обратно. При аварийном обесточивании компьютера этого не происходит.

Тут мы плавно подошли к часто задаваемому вопросу: нужно ли очищать кэш память жесткого диска? Если вы о тех 64 мегабайтах, что хранятся на чипе, то мой ответ: нет, это бессмысленно.

Если вам так сильно хочется, просто вырубите комп из розетки и снова включите. Стало ли вам от этого легче? Другое дело – кэш-файлы, которые оставляют на HDD разные программы.

Вот они-то со временем занимают внушительный объем и для их ликвидации можно просто воспользоваться приложением типа CCleaner.

Кэширование данных собственным чипом жесткого диска предназначено для обеспечения системы цельными блоками данных, что существенно увеличивает ее быстродействие. Но помимо отдельной платы буферизация информации также может производиться и другими, хорошо известными нам способами.

  • ОЗУ по сути так же является кэшем, по отношению к HDD. Она на несколько порядков больше, но скорость ее работы все равно проигрывает собственному модулю винчестера.
  • На жестком диске выделяется сектор для временных файлов, которые будут записаны без фрагментирования. Это называется файл подкачки (виртуальная память) и его размеры могут превышать объем RAM.

Но это уже совершенно другие устройства, требующие отдельной статьи. А по поводу самой кэш памяти жесткого диска мне уже добавить нечего и я буду с вами прощаться.

Присылайте мне свои вопросы, подсказывайте интересные темы, и я постараюсь вас снова порадовать на страницах своего блога.

До скорых встреч!

Источник: http://profi-user.ru/cache-hdd/

Как выбрать жесткий диск

Персональный компьютер состоит из множества сложных деталей. Как принято считать, самыми важными комплектующими считаются процессор, оперативная память, видеокарта и материнская плата.

Но это не совсем так, большую роль в производительности ПК играет и жесткий диск.

Во-первых, это основная деталь для хранения всех данных, а во-вторых, на ней установлена и операционная система, следовательно, чем лучше работает ЖД, тем стабильнее и быстрее работает операционная система.

От скорости работы жесткого диска, так или иначе зависит скорость загрузки ГОС, открытие мультимедийных файлов, скорость загрузки текстур в играх, копирование файлов, скорость получения данных из пиринговых сетей и т. д.

Понравилась статья? Поделить с друзьями: