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.
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.
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.
Оперативная память обеспечивает нормальное функционирование персонального компьютера, а также быстрое выполнение программ и задач. От ее объема зависит, сколько задач одновременно сможет выполнять пользователь на своем компьютере. Есть в компьютере некоторые элементы, которые также оснащаются памятью. Рассмотрим, что такое буферная (или кэш) память, в чем заключаются ее задачи, преимущества и как рассчитать необходимый объем.
Кэш-память - это зона для временного хранения данных. Здесь хранится информация, которая была считана с жесткого диска, но еще не передана для последующей обработки. Потребность в таком хранилище возникла в результате выявления большой разницы между тем, за какой период времени считываются данные, и пропускной способностью системы.
Своего рода буфером обладают и другие элементы ПК. К примеру, принтер, который может переходить к выполнению следующей задачи, но при этом распечатывать материал, который был задан ранее. Также буферной памятью обладают видеокарты, сетевые карты и т.д.
Основными техническими свойствами кэша является его емкость и быстродействие. Современные устройства по таким временным характеристикам, а также объему буфера значительно отличаются друг от друга. Чем больший объем кэш-памяти, тем больше информации в нем помещается. А значит, компьютер может выдать результаты, не обращаясь к винчестеру часто.
Таким образом, увеличивается сама производительность системы, и косвенно продляется срок работы жесткого диска. Последнее зависит непосредственно от пользователя и то, как и для чего он использует винчестер. К примеру, винчестер прослужит дольше, если смотреть фильмы в браузере, а не качать через торрент и открывать с помощью видеоплеера.
Объемы кэша
При выборе персонального компьютера важно обратить внимание на такой показатель, как объем буферной памяти. Поскольку он периодически нуждается в перезагрузке и очищении, то чем больше по размерам будет кэш - тем лучше. Современные ПА оснащаются 8, 16, 32 и 64 Мб, но буферы имеют объем 128 и 256 Мб.
Хотя современные ноутбуки и компьютеры чаще всего оснащаются большим размером кэш-памяти, меньшая - уже редкость. При выборе устройства пользователи редко обращают внимание на этот показатель, поскольку он непосредственно не зависит от цены. А также параметр не является ключевым при выборе компьютера. Здесь нужно обращать внимание и на другие показатели, поскольку обычно собственной памяти системы вполне достаточно для выполнения операций.
Типы кэш-памяти
Буферная память, которая располагается в одном фиксированном месте, называется кэшем с прямым отображением. Если же она находится в любом месте, тогда называется полностью ассоциативной памятью. В таком случае полностью используется объем буфера, удалить данные можно после полного заполнения, но поиск информации достаточно затруднен.
Компромиссным вариантом может послужить кэш множественный или частично-ассоциативный. В данном случае строки буфера объединяются в группы. При этом блок, который соответствует определенной группе, может размещаться в любой строке, а соответствующее значение помещается в теге. Здесь действует своего рода принцип ассоциативности, но определенный блок попадает только в ту или иную группу. Это несколько схоже с буфером прямого отображения.
Множественный ассоциативный тип буферной памяти на диске наиболее распространен, так как обладает высокой скоростью и хорошей утилизационной памятью. Но при этом кэш прямого отображения, который отличается дешевизной и простотой, уступает лишь незначительно по своим характеристикам.
Главная задача
Буферная память предназначена для временного хранения и чтения информации. Но этот показатель не является основным при определении эффективности работы винчестера. Важным также является алгоритм обмена данных с буфером, а также насколько хорошо проводится работа над тем, чтобы предотвратить ошибки.
В буферном хранилище находится информация, которая используется чаще всего. Производительность при этом увеличивается в несколько раз, поскольку она подгружается непосредственно из кэша. Прямого обращения к жесткому диску и его секторам нет, так как отсутствует необходимость в физическом чтении. Этот процесс достаточно длительный, хотя и измеряется в миллисекундах, но данные из буфера можно получить в разы быстрее.
Преимущества
Несмотря на то, что главным преимуществом буферной памяти является быстрая обработка данных, есть еще и другие достоинства. Жесткий диск с объемным буфером может разгрузить процессор или минимально его задействовать. Таким образом, компьютер не будет перегружаться и прослужит дольше.
Также кэш является своего рода ускорителем, обеспечивающий эффективную и быструю работу всей системы. Это сокращает время запуска программного обеспечения, когда требуются данные, уже содержащиеся в кэше.
Обычному пользователю для работы вполне достаточно 32 или 64 Мб. Больший размер теряет значимость, поскольку при взаимодействии с файлами большими по объему это различие незначительно. К тому же переплачивать за более объемный буфер вряд ли кому-то захочется.
Как узнать объем буферной памяти на жестком диске?
Не каждый пользователь интересуется такой характеристикой, как объем кэша (в отличие от размера жесткого диска). Обычно информация содержится на упаковке к устройству. Также можно найти данные в сети или воспользоваться программой HD Tune, которая является бесплатной.
Она предназначена для надежного удаления данных, оценки того, в каком состоянии находится устройство, а также для сканирования и исправления ошибок в системе. Дополнительно можно через нее получить информацию о жестком диске.
Чтобы узнать объем буферной памяти в Мб, нужно скачать утилиту HD Tune и запустить ее. Далее во вкладке «Информация» нужно найти строку под названием «буфер», которая и покажет, какой по объему кэш установлен в данном устройстве.
Эксперты отмечают, что для обычного пользователя ПК подойдет размер в 128 Мб. Если же компьютер используется преимущественно для игр, стоит ориентироваться на размер кэша побольше.
Если вы хотите узнать, что такое кэш-память жесткого диска и как она работает, эта статья для вас. Вы узнаете, что это такое, какие функции он выполняет и как влияет на работу устройства, а также о достоинствах и недостатках кэша.
Понятие кэш-памяти жесткого диска
Жесткий диск сам по себе - довольно неторопливое устройство. По сравнению с оперативной памятью, жесткий диск работает на несколько порядков медленнее. Этим же обуславливается падение производительности компьютера при нехватке оперативной памяти, так как недостача компенсируется жестким диском.
Итак, кэш-память жесткого диска — это своеобразная оперативная память. Она встроена в винчестер и служит буфером для считанной информации и последующей передачи его в систему, а также содержит наиболее часто используемые данные.
Рассмотрим, для чего нужна кэш-память жесткого диска.
Как было отмечено выше, чтение информации с жесткого диска происходит весьма неторопливо, так как движение головки и нахождение необходимого сектора занимает много времени.
Необходимо уточнить, что под словом "медленно" имеются в виду миллисекунды. А для современных технологий миллисекунда - это очень много.
Поэтому, как и кэш жесткого диска хранит в себе данные, физически прочитанные с поверхности диска, а также считывает и хранит в себе секторы, которые вероятно будет запрошены позднее.
Таким образом уменьшается количество физических обращений к накопителю, при этом увеличивается производительность. Винчестер может работать, даже если хост-шина не свободна. Скорость передачи может увеличиваться в сотни раз при однотипных запросах.
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.
Методы повышения скорости работы жесткого диска за счет буферной памяти
- Адаптивная сегментация. Кэш-память состоит из сегментов с одинаковыми объемами памяти. Так как размеры запрашиваемой информации не могут постоянно быть одинакового размера, то многие сегменты кэша будут использоваться нерационально. Поэтому производители начали делать кэш-память с возможностью замены размеров сегментов и их количества.
- Предвыборка. Процессор винчестера анализирует запрошенные ранее и запрашиваемые на текущий момент данные. На основе анализа он переносит с физической поверхности информацию, которая с большей долей вероятности будет запрошена в следующий момент времени.
- Контроль пользователя. Более продвинутые модели жестких дисков дают возможность пользователю контролировать выполняемые операции в кэше. Например: отключение кэша, установление размера сегментов, переключение функции адаптивной сегментации или отключение предвыборки.
Что дает устройству больший объем памяти кэша
Теперь узнаем какими объемами оснащают и что дает кэш-память в жестком диске.
Чаще всего можно встретить винчестеры с объемом кэша в 32 и 64 МБ. Но остались еще и на 8 и 16 МБ. В последнее время стали выпускаться лишь на 32 и 64 МБ. Значительный прорыв в быстродействии произошел, когда вместо 8 МБ стали использовать 16 МБ. А между кэшами объемом в 16 и 32 МБ особой разницы уже не чувствуется, как и между 32 и 64.
Среднестатистический пользователь компьютера не заметит разницы в производительности винчестеров с кэшем в 32 и 64 МБ. Но стоит отметить, что кэш-память периодически испытывает значительные нагрузки, поэтому лучше приобретать винчестер с более высоким объемом кэша, если есть финансовая возможность.
Основные достоинства кэш-памяти
Кэш-память имеет много достоинств. Мы рассмотрим лишь основные из них:
Недостатки кэш-памяти
- Не увеличивается скорость работы винчестера, если данные записаны на дисках случайным образом. Это делает невозможным предвыборку информации. Такой проблемы можно частично избежать, если периодически проводить дефрагментацию.
- Буфер бесполезен при чтении файлов, объемом большим, чем может поместиться в кэш-память. Так, при обращении к файлу размером в 100 МБ, кэш в 64 МБ будет бесполезен.
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.
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.
Рейтинг 4.9 из 5 . Голосов: 379 . Категория Выбрать компьютерную технику
Жесткий диск (винчестер, HDD) является одной из очень важных частей компьютера. Ведь при поломки процессора, видеокарты и т.д. Вы испытываете сожаление только к потери денег для новой покупки, при поломки винчестера Вы рискуете потерять без возвратно важные данные. Так же от жесткого диска зависит и скорость работы компьютера в целом. Разберемся, как правильно выбрать жесткий диск.
Задачи жесткого диска
Задача жесткого диска внутри компьютера - сохранять и выдавать информацию очень быстро. Жесткий диск удивительное изобретение компьютерной индустрии. Пользуясь законами физики, этот не большой прибор хранит практически неограниченное количество информации.
Тип жесткого диска
IDE - устаревшие винчестеры относятся для подключения к старым материнским платам.
SATA - заменили жесткие диски IDE, имеют более высокую скорость передачи данных.
Интерфейсы SATA бывают разных моделей, отличаются они между собой так же скоростью обменом данных и поддержкой разных технологий:
- SATA- имеет скорость передачи до 150мб/c.
- SATA II- имеет скорость передачи до 300мб/c
- SATА III- имеет скорость передачи до 600мб/c
SATA-3 начали выпускаться совсем не давно, с начала 2010 года. При покупки такого винчестера надо обратить внимание на год выпуска вашего компьютера (без апгрейда), если он ниже этой даты, то вам этот жесткий диск не подойдет! HDD - SATA, SATA 2 имеют одинаковые разъемы подключения и совместимы между собой.
Объем жесткого диска
Самые распространенные жесткие диски, которыми пользуется большинство пользователей в домашних условиях, имеют объем: 250, 320, 500 гигабайт. Есть еще меньше, но встречаются все реже 120, 80 гигабайт, а в продаже их уже вовсе нет. Для возможности хранения очень большой информации существуют жесткие диски 1, 2, 4 тирабайта.
Скорость и кеш память жесткого диска
При выборе жесткого диска важно обращать внимание на его скорость работы (скорость работы шпинделя). От этого будет зависеть скорость работы всего компьютера. Обычная скорость дисков составляет 5400 и 7200 оборотов в минуту.
Объем буферной памяти (кеш память)- физическая память жесткого диска. Существует несколько размеров такой памяти 8, 16, 32, 64 мегабайта. Чем выше скорость оперативной памяти жесткого диска , тем быстрее будет скорость передачи данных.
В заключении
Перед покупкой, уточняйте какой именно подойдет для вашей материнской платы: IDE, SATA или SATA 3. Смотрим в характеристиках скорость вращения дисков и объем буферной памяти, это основные показатели на что нужно обратить внимание. Так же смотрим фирму производитель и объем который вас устроит.
Желаем удачных покупок!
Делитесь в комментариях своим выбором, это поможет другим пользователям сделать правильный выбор!