حافظه نهان هارد دیسک. حافظه نهان هارد دیسک چیست و برای چیست

اگر می خواهید بدانید حافظه پنهان هارد دیسک چیست و چگونه کار می کند ، این مقاله برای شما مناسب است. شما خواهید آموخت که این چیست ، چه عملکردهایی دارد و چگونه بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد ، و همچنین مزایا و معایب حافظه پنهان.

مفهوم کش هارد دیسک

هارد دیسک خود یک دستگاه نسبتاً راحت است. در مقایسه با RAM ، یک هارد دیسک از سرعت کندتری برخوردار است. این امر همچنین باعث افت عملکرد کامپیوتر در صورت کمبود RAM می شود ، زیرا کمبود آن توسط هارد دیسک جبران می شود.

بنابراین ، حافظه پنهان هارد دیسک نوعی حافظه دسترسی تصادفی است. در هارد دیسک تعبیه شده است و به عنوان یک بافر برای اطلاعات خوانده شده و انتقال بعدی آن به سیستم عمل می کند و همچنین حاوی داده های پرکاربرد است.

بیایید نگاهی به حافظه پنهان هارد دیسک بیندازیم.

همانطور که در بالا ذکر شد ، خواندن اطلاعات از روی هارد دیسک بسیار راحت است ، زیرا حرکت سر و یافتن بخش مورد نیاز زمان زیادی طول می کشد.

لازم به توضیح است که کلمه "کند" به معنای میلی ثانیه است. و برای فناوری های مدرن ، میلی ثانیه بسیار است.

بنابراین ، مانند حافظه پنهان هارد دیسک ، داده هایی را که از سطح دیسک خوانده می شوند ذخیره می کند ، و همچنین بخش هایی را که احتمالاً بعداً درخواست شوند ، می خواند و ذخیره می کند.

این باعث می شود تعداد تماس های فیزیکی به درایو کاهش یابد ، در حالی که عملکرد افزایش می یابد. وینچستر می تواند کار کند حتی اگر اتوبوس میزبان رایگان نباشد. سرعت انتقال می تواند صدها بار با درخواست های مشابه افزایش یابد.

حافظه نهان هارد چگونه کار می کند

بیایید در این مورد با جزئیات بیشتر صحبت کنیم. شما در حال حاضر تصور دقیقی از حافظه پنهان هارد دیسک دارید. حالا بیایید دریابیم که چگونه کار می کند.

بیایید تصور کنیم که هارد دیسک درخواست خواندن 512 کیلوبایت اطلاعات را از یک بلوک دریافت می کند. اطلاعات لازم از دیسک گرفته شده و به حافظه پنهان منتقل می شود ، اما همراه با داده های درخواستی ، چندین بلوک مجاور به طور همزمان خوانده می شوند. به این می گویند prefetching. هنگامی که درخواست جدیدی برای دیسک می آید ، میکروکنترلر درایو ابتدا وجود این اطلاعات را در حافظه پنهان بررسی می کند و اگر آنها را پیدا کرد ، فوراً آن را بدون دسترسی به سطح فیزیکی به سیستم منتقل می کند.

از آنجا که حافظه پنهان محدود است ، قدیمی ترین بلوک های اطلاعات با موارد جدید جایگزین می شوند. این یک کش دایره ای یا بافر دایره ای است.

روش هایی برای افزایش سرعت هارد دیسک با استفاده از حافظه بافر

تقسیم بندی تطبیقی حافظه پنهان شامل بخشهایی با همان مقدار حافظه است. از آنجا که اندازه اطلاعات درخواستی همیشه نمی تواند یک اندازه باشد ، بسیاری از بخش های حافظه پنهان غیر منطقی استفاده می شوند. بنابراین ، تولید کنندگان شروع به ساخت حافظه پنهان با قابلیت تغییر اندازه بخش ها و تعداد آنها کردند.
واکشی اولیه پردازنده هارد داده های درخواست شده قبلی و در حال حاضر درخواست شده را تجزیه و تحلیل می کند. بر اساس تجزیه و تحلیل ، اطلاعاتی را از سطح فیزیکی منتقل می کند که به احتمال زیاد در لحظه بعدی در زمان درخواست می شود.
کنترل کاربر. مدلهای پیشرفته تر هارد دیسک به کاربر کنترل عملیات انجام شده در حافظه پنهان را می دهد. به عنوان مثال: غیرفعال کردن حافظه پنهان ، تنظیم اندازه بخش ، تغییر ویژگی تقسیم بندی تطبیقی یا غیرفعال کردن پیش واکشی.

که به دستگاه حافظه پنهان بیشتری می دهد

اکنون خواهیم فهمید که آنها با چه حجم هایی مجهز هستند و چه چیزی حافظه پنهان را در هارد دیسک می دهد.

اغلب می توانید هارد دیسک هایی با حجم حافظه پنهان 32 و 64 مگابایت پیدا کنید. اما هنوز 8 و 16 مگابایت باقی مانده است. اخیراً فقط 32 و 64 مگابایت منتشر شده است. یک پیشرفت قابل توجه در عملکرد زمانی رخ داد که از 16 مگابایت به جای 8 مگابایت استفاده شد. و بین حافظه های پنهان با حجم 16 و 32 مگابایت ، دیگر تفاوت زیادی را احساس نمی کنید ، همچنین بین 32 و 64.

به طور متوسط کاربر کامپیوتر متوجه تفاوت عملکرد هارد دیسک ها با حافظه پنهان 32 و 64 مگابایت نمی شود. اما شایان ذکر است که حافظه پنهان به صورت دوره ای بارهای قابل توجهی را تجربه می کند ، بنابراین در صورت وجود فرصت مالی بهتر است یک هارد دیسک با اندازه کش بالاتر خریداری کنید.

مزایای اصلی حافظه نهان

حافظه پنهان مزایای زیادی دارد. ما فقط موارد اصلی را در نظر خواهیم گرفت:

معایب حافظه پنهان

اگر داده ها به صورت تصادفی روی دیسک ها نوشته شوند ، سرعت هارد افزایش نمی یابد. این باعث می شود وصول اطلاعات از قبل غیرممکن شود. این مشکل را می توان تا حدی با تجزیه مجدد دوره ای اجتناب کرد.
هنگام خواندن فایل های بزرگتر از ظرفیت حافظه پنهان ، بافر بی فایده است. بنابراین ، هنگام دسترسی به یک فایل 100 مگابایتی ، حافظه 64 مگابایتی بی فایده خواهد بود.

اطلاعات تکمیلی

اکنون شما هارد دیسک را می شناسید و روی آن چه تاثیری دارد. چه چیز دیگری لازم است بدانید؟ در حال حاضر ، نوع جدیدی از ذخیره سازی وجود دارد - SSD (حالت جامد). به جای صفحات دیسک ، از حافظه همزمان مانند درایوهای فلش استفاده می کنند. چنین درایوهایی ده ها برابر سریعتر از هارد دیسک های معمولی هستند ، بنابراین وجود حافظه پنهان بی فایده است. اما حتی چنین درایوهایی اشکالاتی نیز دارند. اول ، قیمت چنین دستگاه هایی متناسب با حجم افزایش می یابد. ثانیاً ، آنها ذخیره محدودی از چرخه بازنویسی سلولهای حافظه دارند.

درایوهای ترکیبی نیز وجود دارد: یک درایو حالت جامد با یک هارد دیسک معمولی. مزیت آن نسبت سرعت بالای کار و حجم زیادی از اطلاعات ذخیره شده با هزینه نسبتاً کم است.

حافظه پنهان هارد دیسک ذخیره موقت داده ها است.
اگر هارد دیسک مدرن دارید ، حافظه پنهان مانند گذشته مهم نیست.
جزئیات بیشتری در مورد نقش حافظه پنهان در هارد دیسک ها و میزان حافظه نهان برای عملکرد سریع کامپیوتر خواهید یافت ، بعداً در مقاله خواهید یافت.

حافظه نهان برای چیست

حافظه پنهان هارد دیسک به شما امکان می دهد داده های اغلب استفاده شده را در یک مکان اختصاصی ذخیره کنید. بر این اساس ، اندازه حافظه پنهان ظرفیت داده های ذخیره شده را تعیین می کند. با تشکر از حافظه نهان بزرگ ، عملکرد هارد دیسک می تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد ، زیرا داده های مکرر استفاده شده را می توان دقیقاً در حافظه پنهان هارد دیسک بارگذاری کرد ، که در صورت درخواست نیازی به خواندن فیزیکی ندارد.
خواندن فیزیکی دسترسی مستقیم به بخش های دیسک سخت است. مدت زمان قابل توجهی طول می کشد ، که بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می شود. در عین حال ، حافظه ذخیره سازی هارد دیسک اطلاعات مورد نیاز را 100 برابر سریعتر از زمانی که اطلاعات از طریق دسترسی فیزیکی به هارد دیسک درخواست شده بود ، منتقل می کند. بنابراین ، حافظه پنهان هارد دیسک به هارد دیسک اجازه می دهد کار کند حتی اگر گذرگاه میزبان مشغول باشد.

در کنار اهمیت حافظه نهان ، نباید ویژگی های دیگر هارد دیسک را فراموش کرد ، و گاهی اوقات می توان از اندازه کش غفلت کرد. اگر دو هارد با اندازه یکسان با اندازه های مختلف حافظه پنهان ، به عنوان مثال 8 و 16 مگابایت را مقایسه کنیم ، انتخاب در جهت کش بزرگتر تنها در صورتی انجام می شود که تفاوت قیمت آنها در حدود 7 تا 12 دلار باشد. در غیر این صورت ، پرداخت بیش از حد پول برای اندازه حافظه پنهان منطقی نیست.

اگر کامپیوتر بازی خریداری می کنید و چیزهای بی اهمیتی برای شما وجود ندارد ، باید به حافظه پنهان نگاه کنید ، در این صورت شما باید گردش مالی را نیز بررسی کنید.

خلاصه همه موارد بالا

مزایای حافظه پنهان این است که پردازش داده ها زمان زیادی نمی برد ، هنگامی که در حین دسترسی فیزیکی به بخش خاصی ، زمان باید بگذرد تا سر دیسک اطلاعات مورد نظر را پیدا کرده و شروع به خواندن کند. علاوه بر این ، هارد دیسک هایی با حجم حافظه پنهان بزرگ می توانند پردازنده کامپیوتر را به طور قابل توجهی بارگیری کنند ، زیرا برای درخواست اطلاعات از حافظه پنهان به دسترسی فیزیکی نیاز نیست. بر این اساس ، کار پردازنده در اینجا حداقل است.

کش هارد دیسک را می توان یک شتاب دهنده واقعی نامید ، زیرا عملکرد بافر آن واقعاً به هارد دیسک اجازه می دهد تا بسیار سریعتر و کارآمدتر کار کند. با این حال ، در زمینه توسعه سریع فن آوری های بالا ، مقدار قبلی حافظه دیسک سخت از اهمیت بالایی برخوردار نیست ، زیرا اکثر مدل های مدرن از حافظه پنهان 8 یا 16 مگابایت استفاده می کنند ، که برای عملکرد بهینه دستگاه کاملاً کافی است هارد دیسک.

امروزه هارد دیسک هایی با حافظه کش 32 مگابایتی بزرگتر وجود دارد ، اما همانطور که گفتیم ، تنها در صورتی که تفاوت قیمت با تفاوت عملکرد مطابقت داشته باشد ، باید تفاوت را پرداخت کنید.

هارد دیسک (هارد دیسک ، HDD) یکی از بخشهای بسیار مهم کامپیوتر است. بالاخره اگر پردازنده ، کارت گرافیک و ... خراب شود. شما فقط از دست دادن پول برای خرید جدید پشیمان هستید ؛ در صورت خرابی هارد دیسک ، خطر از دست دادن داده های مهم را بدون بازگشت مجدد دارید. همچنین سرعت کامپیوتر به طور کلی به هارد دیسک بستگی دارد. بیایید نحوه انتخاب هارد دیسک مناسب را بیابیم.

وظایف هارد دیسک

وظیفه هارد دیسک داخل رایانه ذخیره و نمایش اطلاعات بسیار سریع است. هارد دیسک یک اختراع شگفت انگیز در صنعت کامپیوتر است. با استفاده از قوانین فیزیک ، این دستگاه کوچک مقدار تقریباً نامحدودی از اطلاعات را ذخیره می کند.

نوع هارد دیسک

هارد دیسک های قدیمی برای اتصال به مادربردهای قدیمی استفاده می شوند.

SATA - هارد دیسک های IDE را جایگزین کرده اند ، سرعت انتقال داده بالاتری دارند.

رابط های SATA مدل های مختلفی دارند ، آنها از نظر سرعت تبادل داده و پشتیبانی از فناوری های مختلف با یکدیگر تفاوت دارند:

SATA - دارای سرعت انتقال تا 150 مگابایت بر ثانیه است.
SATA II - دارای سرعت انتقال حداکثر 300 مگابایت بر ثانیه است
SATA III - دارای سرعت انتقال تا 600 مگابایت بر ثانیه است

SATA-3 نه چندان دور ، از آغاز سال 2010 شروع به تولید کرد. هنگام خرید چنین هارد دیسک ، باید به سال ساخت رایانه خود (بدون ارتقاء) توجه کنید ، اگر زیر این تاریخ باشد ، این هارد دیسک برای شما کار نمی کند! HDD - SATA ، SATA 2 اتصالات اتصال یکسانی دارند و با یکدیگر سازگار هستند.

فضای هارد دیسک

رایج ترین هارد دیسک هایی که اکثر کاربران در خانه از آنها استفاده می کنند 250 ، 320 ، 500 گیگابایت است. تعداد آنها حتی کمتر است ، اما تعداد آنها کمتر از 120 ، 80 گیگابایت است و دیگر در فروش نیستند. برای ذخیره اطلاعات بسیار بزرگ ، هارد دیسک های 1 ، 2 ، 4 ترابایت وجود دارد.

سرعت هارد دیسک و حافظه پنهان

هنگام انتخاب هارد دیسک ، توجه به سرعت عملکرد آن (سرعت اسپیندل) بسیار مهم است. سرعت کل کامپیوتر به این بستگی دارد. سرعت درایوهای معمولی 5400 و 7200 دور در دقیقه است.

مقدار حافظه بافر (حافظه نهان) حافظه فیزیکی هارد دیسک است. اندازه های مختلفی از چنین حافظه هایی 8 ، 16 ، 32 ، 64 مگابایت وجود دارد. هرچه سرعت RAM هارد دیسک بیشتر باشد ، سرعت انتقال داده نیز سریعتر خواهد بود.

در بازداشت

قبل از خرید ، بررسی کنید که کدام هارد برای مادربرد شما مناسب است: IDE ، SATA یا SATA 3. ما ویژگی های سرعت چرخش درایوها و میزان حافظه بافر را بررسی می کنیم ، اینها شاخص های اصلی هستند که باید به آنها توجه کنید به. ما همچنین به تولید کننده و حجم مناسب شما نگاه می کنیم.

برای شما آرزوی خریدی خوش داریم!

انتخاب خود را در نظرات به اشتراک بگذارید ، این به سایر کاربران کمک می کند تا انتخاب درست را انجام دهند!

xn ---- 8sbabec6fbqes7h.xn-p1ai

مدیریت سیستم و موارد دیگر

استفاده از حافظه پنهان عملکرد هر هارد دیسک را افزایش می دهد ، تعداد دسترسی های دیسک فیزیکی را کاهش می دهد و همچنین به هارد دیسک اجازه می دهد حتی زمانی که گذرگاه میزبان مشغول است کار کند. حافظه داخلی اکثر درایوهای مدرن 8 تا 64 مگابایت است. این حتی بیشتر از ظرفیت هارد دیسک یک رایانه معمولی در دهه نود قرن گذشته است.

با وجود این واقعیت که حافظه پنهان سرعت درایو را در سیستم افزایش می دهد ، معایبی نیز دارد. برای شروع ، حافظه نهان در صورت درخواست های تصادفی برای اطلاعاتی که در انتهای مختلف صفحات قرار دارد ، درایو را به هیچ وجه افزایش نمی دهد ، زیرا با چنین درخواست هایی هیچ وجهی برای دریافت بیش از حد وجود ندارد. همچنین ، حافظه نهان هنگام خواندن حجم زیادی از داده ها کمکی نمی کند. معمولاً بسیار کوچک است ، برای مثال ، هنگام کپی کردن یک فایل 80 مگابایتی ، با بافر معمول 16 مگابایتی در زمان ما ، فقط کمی کمتر از 20 of از فایل کپی شده در حافظه پنهان قرار می گیرد.

با وجود این واقعیت که حافظه پنهان سرعت درایو را در سیستم افزایش می دهد ، معایبی نیز دارد. برای شروع ، حافظه نهان در صورت درخواست های تصادفی برای اطلاعاتی که در انتهای مختلف صفحات قرار دارد ، درایو را به هیچ وجه افزایش نمی دهد ، زیرا با چنین درخواست هایی هیچ وجهی برای دریافت بیش از حد وجود ندارد. همچنین ، هنگام خواندن حجم زیادی از داده ها اصلاً کمکی نمی کند. معمولاً بسیار کوچک است به عنوان مثال ، هنگام کپی کردن یک فایل 80 مگابایتی ، با بافر معمولی 16 مگابایت در زمان ما ، فقط کمی کمتر از 20 of از فایل کپی شده در حافظه پنهان قرار می گیرد.

در سال های اخیر ، تولید کنندگان هارد دیسک ظرفیت ذخیره سازی محصولات خود را به میزان قابل توجهی افزایش داده اند. حتی در اواخر دهه 90 ، 256 کیلوبایت استاندارد برای همه درایوها بود و فقط دستگاه های سطح بالا 512 کیلوبایت حافظه پنهان داشتند. در حال حاضر ، حجم حافظه پنهان 8 مگابایت در حال حاضر به صورت استاندارد برای همه درایوها تبدیل شده است ، در حالی که پربارترین مدلها دارای ظرفیت 32 یا حتی 64 مگابایت هستند. دو دلیل وجود دارد که چرا بافر درایو به سرعت رشد کرده است. یکی از آنها کاهش شدید قیمت میکرو مدارهای حافظه همزمان است. دلیل دوم این اعتقاد کاربران است که دو برابر یا حتی چهار برابر شدن حجم حافظه پنهان بر سرعت درایو تأثیر زیادی می گذارد.

البته اندازه کش هارد دیسک بر سرعت درایو در سیستم عامل تأثیر می گذارد ، اما نه آنقدر که کاربران تصور می کنند. تولیدکنندگان از اعتقاد کاربر به اندازه حافظه پنهان استفاده می کنند و در بروشورهای تبلیغاتی آنها در مورد اندازه ذخیره سازی چهارگانه در مقایسه با مدل استاندارد اظهارات بلند می کنند. با این حال ، با مقایسه هارد دیسک با حجم بافر 16 و 64 مگابایت ، مشخص می شود که سرعت افزایش چند درصد است. این به چه چیزی منجر می شود؟ علاوه بر این ، تنها تفاوت بسیار زیاد در اندازه حافظه پنهان (به عنوان مثال ، بین 512 کیلوبایت و 64 مگابایت) به طور قابل توجهی بر سرعت درایو تأثیر می گذارد. همچنین لازم به یادآوری است که اندازه بافر هارد در مقایسه با حافظه رایانه بسیار کوچک است و اغلب حافظه نهان "نرم" سهم بیشتری در عملکرد درایو دارد ، یعنی یک بافر متوسط که توسط عامل سازماندهی شده است. سیستم ذخیره عملیات با فایل سیستم و واقع در حافظه کامپیوتر ...

خوشبختانه ، یک گزینه سریعتر برای حافظه پنهان وجود دارد: رایانه اطلاعات را روی درایو می نویسد ، آنها به حافظه پنهان می روند و درایو بلافاصله به سیستم ثبت شده پاسخ می دهد. رایانه به کار خود ادامه می دهد و معتقد است که درایو قادر است داده ها را خیلی سریع بنویسد ، در حالی که درایو کامپیوتر را "فریب" داد و فقط اطلاعات لازم را روی حافظه پنهان نوشت ، و تنها پس از آن شروع به نوشتن آنها بر روی دیسک کرد. این فناوری cache-back-back نامیده می شود.

با توجه به این خطر ، برخی از ایستگاه های کاری به هیچ عنوان حافظه پنهان نمی شوند. درایوهای مدرن به شما امکان می دهند حالت ذخیره نوشتن را خاموش کنید. این امر به ویژه در برنامه هایی که دقت داده ها بسیار مهم است اهمیت دارد. زیرا این نوع ذخیره سازی سرعت درایو را تا حد زیادی افزایش می دهد ، با این وجود ، آنها معمولاً به روش های دیگری متوسل می شوند که می تواند خطر از دست رفتن داده ها را به دلیل قطع برق کاهش دهد. متداول ترین روش اتصال رایانه به منبع تغذیه بدون وقفه است. علاوه بر این ، همه درایوهای مدرن دارای عملکرد "کش نوشتن کش" هستند که درایو را مجبور می کند تا داده ها را از حافظه پنهان به سطح بنویسد ، اما سیستم مجبور است این دستور را کورکورانه اجرا کند ، زیرا هنوز نمی داند که آیا اطلاعاتی در حافظه پنهان وجود دارد یا خیر. هر بار که برق خاموش می شود ، سیستم عامل های مدرن این فرمان را به هارد دیسک ارسال می کنند ، سپس فرمان پارک هدها ارسال می شود (اگرچه این فرمان نمی تواند ارسال شود ، زیرا هر درایو مدرن به طور خودکار هنگام افت ولتاژ سرها را پارک می کند) زیر حداکثر مجاز) و فقط پس از آن کامپیوتر خاموش می شود. این امر ایمنی داده های کاربر و خاموش شدن صحیح هارد دیسک را تضمین می کند.

sysadminstvo.ru

حافظه پنهان هارد دیسک

05.09.2005

همه درایوهای مدرن دارای یک حافظه پنهان داخلی هستند که بافر نیز نامیده می شود. هدف از این حافظه نهان با حافظه پردازنده یکسان نیست. ویژگی حافظه پنهان بین دستگاه های سریع و کند است. در مورد هارد دیسک ها ، از حافظه پنهان برای ذخیره موقت نتایج آخرین خوانده شده از دیسک و همچنین پیش واکشی اطلاعاتی که می توان اندکی بعد درخواست کرد ، برای مثال ، چندین بخش بعد از بخش درخواست شده در حال حاضر استفاده می شود.

استفاده از حافظه پنهان عملکرد هر هارد دیسک را افزایش می دهد ، تعداد دسترسی های دیسک فیزیکی را کاهش می دهد و همچنین به هارد دیسک اجازه می دهد حتی زمانی که گذرگاه میزبان مشغول است کار کند. حافظه داخلی اکثر درایوهای مدرن 2 تا 8 مگابایت است. با این وجود ، پیشرفته ترین درایوهای SCSI دارای حافظه پنهانی هستند که به 16 مگابایت می رسد ، که حتی بیشتر از رایانه متوسط دهه نود قرن گذشته است.

لازم به ذکر است که وقتی کسی در مورد حافظه پنهان دیسک صحبت می کند ، اغلب منظور آنها نه تنها حافظه پنهان دیسک سخت است ، بلکه یک بافر خاص است که توسط سیستم عامل برای سرعت بخشیدن به مراحل خواندن و نوشتن در این سیستم عامل خاص منظور شده است.

دلیل بسیار مهم بودن حافظه نهان هارد این است که تفاوت زیادی بین سرعت خود هارد دیسک و سرعت رابط هارد وجود دارد. هنگام جستجوی بخش مورد نیاز ، میلی ثانیه کامل می گذرد. زمان صرف حرکت سر می شود و منتظر بخش مورد نظر است. در رایانه های شخصی مدرن ، حتی یک میلی ثانیه بسیار است. در یک درایو معمولی IDE / ATA ، زمان لازم برای انتقال یک بلوک 16 کیلوبایت داده از حافظه پنهان به رایانه ، صد برابر سریعتر از زمان یافتن و خواندن آن از سطح است. به همین دلیل است که همه هارد دیسک ها دارای کش داخلی هستند.

وضعیت دیگر نوشتن داده ها روی دیسک است. فرض کنید ما باید همان بلوک داده 16 کیلوبایت را با کش بنویسیم. وینچستر بلافاصله این بلوک داده را به حافظه داخلی می اندازد و به سیستم گزارش می دهد که مجدداً برای درخواست ها رایگان است ، در حالی که داده ها را همزمان روی سطح دیسک های مغناطیسی می نویسد. در مورد خواندن متوالی بخش ها از سطح ، حافظه پنهان دیگر نقش مهمی ایفا نمی کند سرعت خواندن متوالی و سرعت رابط در این مورد تقریباً یکسان است.

مفاهیم کلی عملکرد حافظه پنهان هارد دیسک

ساده ترین اصل عملیات کش ذخیره اطلاعات نه تنها برای بخش درخواست شده ، بلکه برای چندین بخش بعد از آن است. به عنوان یک قاعده ، خواندن از روی هارد دیسک نه در بلوک های 512 بایت ، بلکه در بلوک های 4096 بایت (خوشه ای است ، اگرچه اندازه خوشه ممکن است متفاوت باشد). حافظه پنهان به بخش هایی تقسیم می شود که هر قسمت می تواند یک بلوک داده را ذخیره کند. هنگامی که درخواستی روی هارد دیسک رخ می دهد ، کنترل کننده ذخیره سازی ابتدا بررسی می کند که آیا اطلاعات درخواستی در حافظه پنهان وجود دارد یا خیر ، و در صورت وجود ، فوراً آن را بدون دسترسی فیزیکی به سطح رایانه ارسال می کند. اگر داده ای در حافظه پنهان وجود نداشت ، ابتدا آنها را می خوانید و در حافظه پنهان قرار می دهید ، و تنها پس از آن به رایانه منتقل می شوند. زیرا اندازه حافظه پنهان محدود است ، به طور مداوم قطعات حافظه پنهان به روز می شود. به طور معمول ، قدیمی ترین قطعه با قطعه جدید جایگزین می شود. به این حالت بافر دایره ای یا کش دایره ای می گویند.

برای بهبود سرعت درایو ، سازندگان روشهای مختلفی را برای افزایش سرعت کار به دلیل حافظه پنهان ارائه کرده اند:

تقسیم بندی تطبیقی معمولاً حافظه پنهان به بخشهایی با اندازه یکسان تقسیم می شود. از آنجا که درخواست ها می توانند اندازه های متفاوتی داشته باشند ، این امر منجر به هدر رفتن غیر ضروری بلوک های حافظه پنهان می شود یک درخواست به بخشهای با طول ثابت تقسیم می شود. امروزه بسیاری از درایوها به طور پویا اندازه بخش را تغییر می دهند ، اندازه درخواست را تعیین می کنند و اندازه بخش را با درخواست خاص تنظیم می کنند ، در نتیجه کارایی را افزایش می دهند و اندازه بخش را افزایش یا کاهش می دهند. تعداد بخشها نیز ممکن است متفاوت باشد. این کار دشوارتر از عملیات با قطعات با طول ثابت است و می تواند منجر به تکه تکه شدن داده ها در داخل حافظه پنهان شده و بار روی ریزپردازنده هارد دیسک را افزایش دهد.
پیش واکشی ریزپردازنده هارد دیسک ، بر اساس تجزیه و تحلیل داده های درخواستی در لحظه کنونی و درخواست در نقاط قبلی در زمان ، در داده های حافظه پنهان بارگذاری می شود که هنوز درخواست نشده است ، اما درصد بالایی از احتمال دارد. ساده ترین مورد دریافت بیش از حد بارگذاری داده های اضافی در حافظه پنهان است ، که کمی بیشتر از داده های در حال حاضر درخواست شده است. از نظر آماری ، به احتمال زیاد بعداً درخواست می شوند. اگر الگوریتم پیش واکشی در سیستم عامل درایو به درستی پیاده سازی شود ، سرعت عملکرد آن را در سیستم فایل های مختلف و با انواع داده های مختلف افزایش می دهد.
کنترل کاربر. هارد دیسک های پیشرفته دارای مجموعه ای از دستورات هستند که به کاربر اجازه می دهد تمام عملیات حافظه پنهان را به طور دقیق کنترل کند. این دستورات شامل موارد زیر است: فعال و غیرفعال کردن حافظه پنهان ، اندازه بخش کنترل ، فعال و غیرفعال سازی تقسیم بندی و نمونه برداری و غیره.

با وجود این واقعیت که حافظه پنهان سرعت درایو را در سیستم افزایش می دهد ، معایبی نیز دارد. برای شروع ، حافظه نهان در صورت درخواست های تصادفی برای اطلاعاتی که در انتهای مختلف صفحات قرار دارد ، درایو را به هیچ وجه افزایش نمی دهد ، زیرا با چنین درخواست هایی هیچ وجهی برای دریافت بیش از حد وجود ندارد. همچنین ، حافظه نهان هنگام خواندن حجم زیادی از داده ها کمکی نمی کند. معمولاً بسیار کوچک است ، برای مثال ، هنگام کپی یک فایل 10 مگابایتی ، با بافر معمولی 2 مگابایتی در زمان ما ، فقط کمی کمتر از 20 of از فایل کپی شده در حافظه پنهان قرار می گیرد.

با توجه به این ویژگی ها و سایر ویژگی های حافظه پنهان ، سرعت درایو را تا آنجا که دوست داریم افزایش نمی دهد. نوع افزایش سرعت نه تنها به اندازه بافر ، بلکه به الگوریتم کار با حافظه ریزپردازنده و همچنین نوع فایل هایی که در حال حاضر با آن کار می شود بستگی دارد. و ، به عنوان یک قاعده ، بسیار دشوار است که دریابیم کدام الگوریتم های حافظه پنهان در این درایو خاص استفاده می شود.

شکل تراشه حافظه درایو Seagate Barracuda را نشان می دهد ، ظرفیت آن 4 مگابیت یا 512 کیلوبایت است.

ذخیره سازی را بخوانید و بنویسید

با وجود این واقعیت که حافظه پنهان سرعت درایو را در سیستم افزایش می دهد ، معایبی نیز دارد. برای شروع ، حافظه نهان در صورت درخواست های تصادفی برای اطلاعاتی که در انتهای مختلف صفحات قرار دارد ، درایو را به هیچ وجه افزایش نمی دهد ، زیرا با چنین درخواست هایی هیچ وجهی برای دریافت بیش از حد وجود ندارد. همچنین ، هنگام خواندن حجم زیادی از داده ها اصلاً کمکی نمی کند. معمولاً بسیار کوچک است به عنوان مثال ، هنگام کپی یک فایل 10 مگابایتی ، با بافر معمولی 2 مگابایتی در زمان ما ، فقط کمی کمتر از 20 file از فایل کپی شده در حافظه پنهان قرار می گیرد.

با توجه به این ویژگی های حافظه نهان ، سرعت درایو را تا آنجا که دوست داریم افزایش نمی دهد. نوع افزایش سرعت نه تنها به اندازه بافر ، بلکه به الگوریتم کار با حافظه ریزپردازنده و همچنین نوع فایل هایی که در حال حاضر با آن کار می شود بستگی دارد. و ، به عنوان یک قاعده ، بسیار دشوار است که دریابیم کدام الگوریتم های حافظه پنهان در این درایو خاص استفاده می شود.

در سال های اخیر ، تولید کنندگان هارد دیسک ظرفیت ذخیره سازی محصولات خود را به میزان قابل توجهی افزایش داده اند. حتی در اواخر دهه 90 ، 256 کیلوبایت استاندارد برای همه درایوها بود و فقط دستگاه های سطح بالا 512 کیلوبایت حافظه پنهان داشتند. امروزه ، حافظه پنهان 2 مگابایتی در حال حاضر به صورت استاندارد برای همه درایوها تبدیل شده است ، در حالی که پربارترین مدلها دارای ظرفیت 8 یا حتی 16 مگابایت هستند. به طور معمول ، 16 مگابایت فقط در درایوهای SCSI یافت می شود. دو دلیل وجود دارد که چرا بافر درایو به سرعت رشد کرده است. یکی از آنها کاهش شدید قیمت میکرو مدارهای حافظه همزمان است. دلیل دوم این اعتقاد کاربران است که دو برابر یا حتی چهار برابر شدن حجم حافظه پنهان بر سرعت درایو تأثیر زیادی می گذارد.

البته اندازه کش هارد دیسک بر سرعت درایو در سیستم عامل تأثیر می گذارد ، اما نه آنقدر که کاربران تصور می کنند. تولیدکنندگان از اعتقاد کاربر به اندازه حافظه پنهان استفاده می کنند و در بروشورهای تبلیغاتی آنها در مورد اندازه ذخیره سازی چهارگانه در مقایسه با مدل استاندارد اظهارات بلند می کنند. با این حال ، با مقایسه هارد دیسک با حجم بافر 2 و 8 مگابایت ، مشخص می شود که سرعت افزایش چند درصد است. این به چه چیزی منجر می شود؟ علاوه بر این ، تنها تفاوت بسیار زیاد در اندازه حافظه پنهان (به عنوان مثال ، بین 512 کیلوبایت و 8 مگابایت) به طور قابل توجهی بر سرعت درایو تأثیر می گذارد. همچنین لازم به یادآوری است که اندازه بافر هارد در مقایسه با حافظه کامپیوتر نسبتاً کوچک است و اغلب حافظه نهان "نرم" ، یعنی یک بافر واسطه ای که توسط سیستم عامل برای عملیات ذخیره سازی با سیستم فایل سازماندهی شده و قرار دارد در حافظه کامپیوتر ، سهم بیشتری در عملکرد درایو دارد. ...

ذخیره cache و نوشتن caching تا حدودی مشابه هستند ، اما تفاوت های زیادی نیز با هم دارند. هدف هر دو این عملیات افزایش عملکرد کلی درایو است: آنها بافر بین کامپیوتر سریع و مکانیک کند درایو هستند. تفاوت اصلی بین این عملیات این است که یکی از آنها داده های درایو را تغییر نمی دهد ، در حالی که دیگری تغییر می کند.

بدون ذخیره سازی ، هر عملیات نوشتن منجر به یک انتظار طاقت فرسا می شود تا سرها به مکان مناسب منتقل شوند و داده ها روی سطح نوشته شوند. کار با کامپیوتر غیرممکن است: همانطور که قبلاً اشاره کردیم ، این عملیات در اکثر هارد دیسک ها حداقل 10 میلی ثانیه طول می کشد ، که از نظر کامپیوتر به طور کلی بسیار زیاد است ، زیرا ریزپردازنده کامپیوتر باید منتظر بماند این 10 میلی ثانیه در هر بار نوشتن اطلاعات روی هارد دیسک. قابل توجه ترین چیز این است که چنین روشی برای کار با حافظه پنهان وجود دارد ، هنگامی که داده ها همزمان به حافظه پنهان و روی سطح نوشته می شوند و سیستم منتظر است تا هر دو عملیات تکمیل شود. به این روش ذخیره سازی نوشتاری می گویند. این فناوری در صورتی که در آینده نزدیک داده های تازه ثبت شده نیاز به بازخوانی در رایانه داشته باشد ، سرعت عمل را افزایش می دهد و خود ضبط بسیار بیشتر از زمانی است که پس از آن کامپیوتر به این داده ها نیاز خواهد داشت.

البته ، فناوری ذخیره مجدد نوشتن ، عملکرد را افزایش می دهد ، اما ، با این وجود ، این فناوری اشکالاتی نیز دارد. هارد دیسک به رایانه می گوید که نوشتن قبلاً انجام شده است ، در حالی که داده ها فقط در حافظه پنهان هستند و فقط پس از آن شروع به نوشتن داده ها به سطح می کند. مدتی طول میکشد. تا زمانی که قدرت کامپیوتر وجود داشته باشد ، این مشکلی نیست. زیرا حافظه نهان حافظه فرار است ، در لحظه خاموش شدن تمام محتویات حافظه پنهان به طور برگشت ناپذیری از بین می رود. اگر داده هایی در حافظه پنهان وجود داشت که منتظر بودند روی سطح نوشته شوند و در آن لحظه برق خاموش شد ، داده ها برای همیشه از بین می روند. و ، همچنین بد است ، سیستم نمی داند که آیا داده ها به درستی روی دیسک نوشته شده اند یا خیر. وینچستر قبلاً گزارش داده است که این کار را انجام داده است. بنابراین ، ما نه تنها خود داده ها را از دست می دهیم ، بلکه نمی دانیم کدام داده ها زمان نوشتن را ندارند و حتی نمی دانیم که خطایی رخ داده است. در نتیجه ، ممکن است بخشی از فایل از بین برود ، که منجر به نقض تمامیت آن ، از بین رفتن سیستم عامل و غیره می شود. البته ذخیره داده های خوانده شده تحت تأثیر این مسئله قرار نمی گیرد.

spas-info.ru

بافر هارد دیسک چیست و چرا مورد نیاز است

امروزه یک دستگاه ذخیره سازی رایج هارد دیسک مغناطیسی است. دارای مقدار مشخصی حافظه برای ذخیره اطلاعات اولیه است. همچنین دارای حافظه بافر است که هدف آن ذخیره داده های میانی است. متخصصان بافر هارد دیسک را اصطلاح "حافظه پنهان" یا "حافظه نهان" می نامند. بیایید دریابیم که چرا بافر HDD مورد نیاز است ، چه چیزی روی آن تأثیر می گذارد و چقدر بزرگ است.

بافر هارد دیسک به سیستم عامل کمک می کند تا داده هایی را که از حافظه اصلی هارد خوانده شده اند ، اما برای پردازش منتقل نشده اند ، موقتاً ذخیره کند. نیاز به ذخیره سازی حمل و نقل به این دلیل است که سرعت خواندن اطلاعات از HDD و پهنای باند سیستم عامل تفاوت قابل توجهی دارد. بنابراین ، کامپیوتر باید داده ها را به طور موقت در "حافظه پنهان" ذخیره کند ، و فقط پس از آن آنها را برای مقصود مورد نظر خود استفاده کند.

همانطور که کاربران ناتوان کامپیوتر معتقدند بافر هارد دیسک به خودی خود یک بخش جداگانه نیست. این یک تراشه حافظه ویژه است که روی برد داخلی HDD قرار دارد. چنین میکرو مدارهایی می توانند بسیار سریعتر از خود درایو کار کنند. در نتیجه ، آنها باعث افزایش (چند درصدی) در عملکرد کامپیوتر می شوند که در حین کار مشاهده می شود.

لازم به ذکر است که اندازه "حافظه نهان" به مدل دیسک خاص بستگی دارد. قبلا ، حدود 8 مگابایت بود و این رقم رضایت بخش تلقی می شد. با این حال ، با پیشرفت تکنولوژی ، تولیدکنندگان توانسته اند تراشه هایی با حافظه بیشتر تولید کنند. بنابراین ، اکثر هارد دیسک های مدرن دارای بافر هستند که حجم آن از 32 تا 128 مگابایت متغیر است. البته بزرگترین "حافظه نهان" در مدلهای گران قیمت نصب شده است.

چگونه بافر هارد دیسک بر عملکرد تأثیر می گذارد

اکنون به شما خواهیم گفت که چرا اندازه بافر هارد بر عملکرد رایانه تأثیر می گذارد. از لحاظ تئوری ، هرچه اطلاعات بیشتری در "حافظه پنهان" باشد ، کمتر سیستم عامل به هارد دیسک دسترسی پیدا می کند. این امر به ویژه در مورد سناریوی کار هنگامی صادق است که یک کاربر بالقوه در حال پردازش تعداد زیادی فایل کوچک است. آنها به سادگی به بافر دیسک سخت می روند و منتظر نوبت خود در آنجا می مانند.

با این حال ، اگر از رایانه شخصی برای پردازش پرونده های بزرگ استفاده می شود ، "حافظه پنهان" اهمیت خود را از دست می دهد. به هر حال ، اطلاعات نمی توانند روی میکروسیارهایی قرار بگیرند که حجم آنها کم است. در نتیجه ، کاربر متوجه افزایش عملکرد کامپیوتر نمی شود ، زیرا از بافر به سختی استفاده می شود. این در مواردی اتفاق می افتد که برنامه هایی برای ویرایش فایل های ویدئویی و غیره در سیستم عامل راه اندازی می شود.

بنابراین ، هنگام خرید یک هارد دیسک جدید ، توصیه می شود فقط به اندازه "حافظه پنهان" توجه کنید اگر قصد دارید به طور مداوم با پردازش فایل های کوچک سر و کار داشته باشید. سپس واقعاً می توانید متوجه افزایش عملکرد رایانه شخصی خود شوید. و اگر از رایانه شخصی برای کارهای معمولی روزانه یا پردازش پرونده های بزرگ استفاده می شود ، نمی توانید هیچ اهمیتی به کلیپ بورد بدهید.

انتخاب هارد دیسک برای رایانه شخصی کار بسیار سختی است. پس از همه ، این مخزن اصلی خدمات و اطلاعات شخصی شما است. در این مقاله ، ما در مورد ویژگی های کلیدی HDD صحبت می کنیم ، که هنگام خرید درایو مغناطیسی باید به آنها توجه کنید.

معرفی

هنگام خرید رایانه ، بسیاری از کاربران اغلب بر ویژگی های قطعاتی مانند مانیتور ، پردازنده ، کارت ویدیو تمرکز می کنند. و چنین جزء جدایی ناپذیر هر رایانه به عنوان یک هارد دیسک (در زبان عامیانه کامپیوتر - هارد دیسک) ، خریداران اغلب تنها با حجم آن هدایت می شوند و عملاً از سایر پارامترهای مهم غافل می شوند. با این وجود ، باید به خاطر داشت که رویکرد مناسب برای انتخاب هارد دیسک یکی از ضمانت های راحتی هنگام کار بیشتر در رایانه و همچنین صرفه جویی در منابع مالی است ، که ما اغلب در آن محدود هستیم.

هارد دیسک یا هارد دیسک (HDD ، HDD) اصلی ترین دستگاه ذخیره سازی در اکثر رایانه های مدرن است که نه تنها اطلاعات لازم برای کاربر از جمله فیلم ، بازی ، عکس ، موسیقی ، بلکه سیستم عامل و همچنین سیستم عامل را ذخیره می کند. همه برنامه های نصب شده به همین دلیل است که در حقیقت ، انتخاب یک هارد دیسک برای رایانه باید با توجه مناسب انجام شود. به یاد داشته باشید که در صورت خرابی هر عنصر کامپیوتر ، می توانید آن را جایگزین کنید. تنها نکته منفی در این وضعیت هزینه های اضافی مالی برای تعمیرات یا خرید قطعه جدید است. اما خرابی دیسک سخت ، علاوه بر هزینه های پیش بینی نشده ، می تواند منجر به از بین رفتن تمام اطلاعات شما و همچنین نیاز به نصب مجدد سیستم عامل و همه برنامه های مورد نیاز شود. هدف اصلی این مقاله کمک به کاربران مبتدی رایانه در انتخاب مدل هارد دیسک است که به بهترین نحو نیازهای "کاربران" خاص برای رایانه را برآورده کند.

اول از همه ، شما باید به وضوح مشخص کنید که هارد دیسک در کدام رایانه نصب می شود و برای چه اهدافی قصد استفاده از این دستگاه را دارید. بر اساس رایج ترین وظایف ، ما می توانیم آنها را به طور مشروط به چند گروه تقسیم کنیم:

رایانه سیار برای کارهای عمومی (کار با اسناد ، "گشت و گذار" در سراسر جهان ، پردازش داده ها و کار با برنامه ها).
یک رایانه موبایل قدرتمند برای انجام بازی ها و انجام کارهای زیاد.
رایانه رومیزی برای کارهای اداری ؛
یک رایانه رومیزی مولد (کار با چند رسانه ای ، بازی ، پردازش صدا ، تصویر و تصاویر) ؛
پخش کننده چند رسانه ای و ذخیره اطلاعات.
برای مونتاژ درایو خارجی (قابل حمل).

مطابق یکی از گزینه های ذکر شده برای استفاده از رایانه ، می توانید مدل مناسب هارد دیسک را با توجه به ویژگی های آن انتخاب کنید.

شکل فاکتور

فاکتور فرم اندازه فیزیکی هارد دیسک است. امروزه بیشتر درایوهای رایانه های خانگی 2.5 یا 3.5 اینچ عرض دارند. اولین مورد ، که کوچکتر هستند ، برای نصب در لپ تاپ ها در نظر گرفته شده است ، دوم - در واحدهای سیستم ثابت. البته در صورت تمایل می توان درایو 2.5 اینچی را در رایانه رومیزی نیز نصب کرد.

همچنین درایوهای مغناطیسی کوچکتری در اندازه های 1.8 اینچ ، 1 اینچ و حتی 0.85 اینچ وجود دارد. اما این هارد دیسک ها بسیار کمتر گسترده هستند و روی دستگاه های خاصی مانند رایانه های فوق فشرده (UMPC) ، دوربین های دیجیتال ، PDA و سایر تجهیزات متمرکز شده اند ، که ابعاد کوچک و وزن قطعات بسیار مهم است. ما در این مقاله در مورد آنها صحبت نخواهیم کرد.

هرچه دیسک کوچکتر باشد ، سبک تر و قدرت کمتری برای کار نیاز دارد. بنابراین ، هارد دیسک های 2.5 اینچی تقریباً به طور کامل مدلهای 3.5 اینچی را در درایوهای خارجی جایگزین کرده اند. به هر حال ، برای عملکرد درایوهای بزرگ خارجی ، نیروی اضافی از پریز برق مورد نیاز است ، در حالی که برادر کوچکتر فقط به برق از پورت های USB بسنده می کند. بنابراین اگر تصمیم دارید خودتان یک درایو قابل حمل را مونتاژ کنید ، بهتر است از یک هارد دیسک 2.5 اینچی برای این منظور استفاده کنید. این یک راه حل سبک تر و جمع و جورتر خواهد بود و مجبور نیستید منبع تغذیه را با خود حمل کنید.

در مورد نصب دیسک های 2.5 اینچی در یک واحد سیستم ثابت ، این تصمیم مبهم به نظر می رسد. چرا؟ ادامه مطلب را بخوانید.

ظرفیت

یکی از ویژگی های اصلی هر درایو (از این نظر هارد دیسک مستثنی نیست) ظرفیت (یا حجم) آن است که امروزه برای برخی از مدل ها به چهار ترابایت می رسد (یک ترابایت 1024 گیگابایت است). حتی در حدود 5 سال پیش ، چنین حجمی می تواند فوق العاده به نظر برسد ، اما مجموعه سیستم عامل فعلی ، نرم افزارهای مدرن ، فیلم ها و عکس های با وضوح بالا ، و همچنین بازی های ویدئویی کامپیوتری سه بعدی ، با "وزن" نسبتاً محکم ، به حجم زیادی نیاز دارند. ظرفیت هارد دیسک بنابراین ، برخی از بازی های مدرن برای عملکرد عادی به 12 گیگابایت یا حتی بیشتر فضای دیسک سخت نیاز دارند و یک فیلم با کیفیت HD و یک ساعت و نیم ممکن است بیش از 20 گیگابایت برای ذخیره سازی نیاز داشته باشد.

امروزه ظرفیت رسانه های مغناطیسی 2.5 اینچی از 160 گیگابایت تا 1.5 ترابایت متغیر است (رایج ترین اندازه ها 250 گیگابایت ، 320 گیگابایت ، 500 گیگابایت ، 750 گیگابایت و 1 ترابایت است). درایوهای رومیزی 3.5 اینچی بزرگتر هستند و می توانند 160 تا 4 ترابایت داده را ذخیره کنند (متداول ترین اندازه ها 320 گیگابایت ، 500 گیگابایت ، 1 ترابایت ، 2 ترابایت و 3 ترابایت است).

هنگام انتخاب ظرفیت HDD ، یک نکته مهم را در نظر داشته باشید - هرچه حجم هارد دیسک بیشتر باشد ، قیمت 1 گیگابایت ذخیره اطلاعات کمتر است. به عنوان مثال ، هارد دیسک رومیزی با ظرفیت 320 گیگابایت 1600 روبل ، 500 گیگابایت - 1650 روبل و برای 1 ترابایت - 1950 روبل هزینه دارد. ما در نظر می گیریم: در مورد اول ، هزینه یک گیگابایت ذخیره اطلاعات 5 روبل (1600/320 = 5) ، در مورد دوم - 3.3 روبل ، و در سوم - 1.95 روبل. البته چنین آماری به این معنا نیست که باید دیسکی با ظرفیت بسیار زیاد خریداری شود ، اما در این مثال بسیار واضح است که خرید دیسک 320 گیگابایتی نامناسب است.

اگر قصد دارید از رایانه خود عمدتا برای حل وظایف اداری استفاده کنید ، یک هارد دیسک با ظرفیت 250 - 320 گیگابایت برای شما بیش از حد کافی است یا حتی کمتر ، مگر اینکه ، البته ، نیازی به ذخیره بایگانی های بزرگ مستندات بر روی کامپیوتر در همان زمان ، همانطور که در بالا اشاره کردیم ، خرید هارد دیسک با حجم کمتر از 500 گیگابایت بی ضرر است. با صرفه جویی از 50 تا 200 روبل ، هزینه بسیار بالایی را برای هر گیگابایت ذخیره اطلاعات در اختیار خواهید داشت. در عین حال ، این واقعیت در مورد درایوهای هر دو عامل شکل صدق می کند.

آیا می خواهید یک رایانه بازی یا چند رسانه ای برای کار با گرافیک و ویدئو بسازید ، آیا قصد دارید فیلم ها و آلبوم های موسیقی جدید را در حجم زیاد بر روی هارد دیسک خود بارگیری کنید؟ سپس بهتر است یک هارد دیسک با حجم حداقل 1 ترابایت برای رایانه رومیزی و حداقل 750 گیگابایت برای موبایل انتخاب کنید. اما ، البته ، محاسبه نهایی ظرفیت هارد دیسک باید با نیازهای خاص کاربر مطابقت داشته باشد ، و در این مورد ما فقط توصیه هایی را ارائه می دهیم.

ما همچنین باید به سیستم های ذخیره سازی (NAS) و پخش کننده های چند رسانه ای اشاره کنیم که محبوب شده اند. به عنوان یک قاعده ، چنین تجهیزاتی دیسک های بزرگ 3.5 اینچی را ترجیحاً با حجم حداقل 2 ترابایت نصب می کنند. به هر حال ، این دستگاهها روی ذخیره حجم زیادی از داده ها متمرکز شده اند ، به این معنی که هارد دیسک های نصب شده در آنها باید با کمترین قیمت برای ذخیره 1 گیگابایت اطلاعات حجیم باشند.

هندسه دیسک ، صفحات و چگالی ضبط

هنگام انتخاب هارد دیسک ، نباید فقط بر کل ظرفیت آن تکیه کرد ، طبق اصل "هر چه بیشتر ، بهتر". ویژگیهای مهم دیگری نیز وجود دارد که از جمله آنها می توان به تراکم ضبط و تعداد صفحات مورد استفاده اشاره کرد. در واقع ، نه تنها حجم هارد دیسک ، بلکه سرعت نوشتن / خواندن داده ها نیز مستقیماً به این عوامل بستگی دارد.

بیایید کمی دور بزنیم و چند کلمه در مورد ویژگی های طراحی هارد دیسک های مدرن بگوییم. داده ها در آنها روی دیسک های آلومینیومی یا شیشه ای ، به نام صفحات ، که با یک فیلم فرومغناطیس پوشانده شده اند ، ثبت می شود. برای نوشتن و خواندن داده ها از یکی از هزاران آهنگ متحدالمرکز که در سطح صفحات قرار دارد ، سربرگ ها مسئول بازوهای موقعیت یاب دوار ویژه ای هستند که گاهی اوقات "بازوهای تکان دهنده" نیز نامیده می شوند. این روش بدون تماس مستقیم (مکانیکی) بین دیسک و هد انجام می شود (آنها در فاصله 7 تا 10 نانومتری از یکدیگر قرار دارند) ، که محافظت در برابر آسیب های احتمالی و عمر طولانی دستگاه را فراهم می کند. هر صفحه دارای دو سطح کار است و توسط دو سر (یکی برای هر طرف) سرو می شود.

برای ایجاد فضای آدرس ، سطح دیسک های مغناطیسی به بسیاری از مناطق دایره ای شکل موسوم به آهنگ تقسیم می شود. به نوبه خود ، آهنگها به بخشهای مساوی تقسیم می شوند. به دلیل چنین ساختار حلقه ای ، هندسه صفحات یا بهتر بگویم قطر آنها بر سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات تأثیر می گذارد.

نزدیک تر به لبه بیرونی دیسک ، قطعات دارای شعاع بزرگتر (طولانی تر) و شامل بخشهای بیشتری هستند ، که به معنی اطلاعات بیشتری است که دستگاه می تواند در یک دور بخواند. بنابراین ، در مسیرهای بیرونی دیسک ، سرعت انتقال داده ها بیشتر است ، زیرا هد خوانده شده در این ناحیه فاصله بیشتری را در فاصله زمانی مشخص نسبت به مسیرهای داخلی که به مرکز نزدیکتر است ، طی می کند. بنابراین ، دیسک های با قطر 3.5 اینچ عملکرد بالاتری نسبت به دیسک های با قطر 2.5 اینچ دارند.

چندین بشقاب را می توان به طور همزمان در داخل هارد دیسک قرار داد که هر یک می توانند حداکثر مقدار مشخصی از اطلاعات را ذخیره کنند. به طور دقیق ، این چگالی ضبط را تعیین می کند ، که بر حسب گیگابیت بر اینچ مربع (Gbit / در 2) یا بر حسب گیگابایت در هر بشقاب (GB) اندازه گیری می شود. هرچه این مقدار بیشتر باشد ، اطلاعات بیشتری در یک صفحه از صفحه قرار می گیرد و سریعتر ضبط انجام می شود ، و همچنین خواندن بعدی آرایه های اطلاعات (صرف نظر از سرعت چرخش دیسک ها).

حجم کل هارد دیسک شامل ظروف هر یک از صفحات قرار داده شده در آن است. به عنوان مثال ، اولین درایو تجاری 1000 گیگابایتی (1 ترابایتی) در سال 2007 معرفی شد و دارای 5 بشقاب با تراکم 200 گیگابایت بود. اما پیشرفت تکنولوژیکی هنوز پابرجا نیست و در سال 2011 ، به لطف بهبود فناوری ضبط عمود ، هیتاچی اولین بشقاب 1 ترابایتی را معرفی کرد که در هارد دیسک های مدرن با ظرفیت زیاد در همه جا وجود دارد.

کاهش تعداد صفحات در هارد دیسک دارای چندین مزیت مهم است:

کاهش زمان خواندن اطلاعات ؛
کاهش مصرف برق و اتلاف گرما ؛
افزایش قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری ؛
کاهش وزن و ضخامت ؛
کاهش هزینه.

امروزه در بازار کامپیوتر به طور همزمان مدل هایی از هارد دیسک وجود دارد که در آنها از صفحات با چگالی ضبط متفاوت استفاده می شود. این بدان معناست که هارد دیسک های با حجم یکسان می توانند تعداد صفحات کاملاً متفاوتی داشته باشند. اگر به دنبال کارآمدترین راه حل هستید ، بهتر است HDD را با کمترین تعداد بشقاب و تراکم ضبط بالا انتخاب کنید. اما مشکل این است که تقریباً در هیچ فروشگاه کامپیوتری ، مقدار پارامترهای فوق را در توصیف ویژگی های دیسک ها پیدا نمی کنید. علاوه بر این ، این اطلاعات اغلب حتی در وب سایت های رسمی تولید کنندگان وجود ندارد. در نتیجه ، برای کاربران عادی معمولی ، این ویژگی ها هنگام انتخاب هارد دیسک ، به دلیل عدم دسترسی ، همیشه تعیین کننده نیستند. با این وجود ، قبل از خرید ، توصیه می کنیم حتماً مقادیر این پارامترها را جستجو کنید ، که به شما امکان می دهد یک هارد دیسک با پیشرفته ترین و مدرنترین ویژگی ها را انتخاب کنید.

سرعت دوک

سرعت هارد دیسک نه تنها به چگالی ضبط ، بلکه به سرعت چرخش دیسک های مغناطیسی واقع در آن نیز بستگی دارد. تمام صفحات داخل هارد دیسک به صورت محکم به محور داخلی آن ، که دوک نامیده می شود ، متصل شده و به طور کلی با آن می چرخند. هرچه صفحه سریعتر بچرخد ، زودتر قسمتی وجود دارد که باید خوانده شود.

در رایانه های خانگی ثابت ، از مدل های هارد دیسک هایی استفاده می شود که سرعت کار آنها 5400 ، 5900 ، 7200 یا 10000 دور در دقیقه است. دستگاههایی با دور دوک 5400 دور در دقیقه معمولاً بی صداتر از "رقبای" خود هستند و گرمای کمتری دارند. وینچسترها با دورهای دور بیشتر ، به نوبه خود ، با عملکرد بهتر متمایز می شوند ، اما در عین حال انرژی بیشتری مصرف می کنند.

برای رایانه اداری معمولی ، درایو با سرعت دوک 5400 دور در دقیقه کافی است. همچنین ، چنین دیسک هایی برای نصب در پخش کننده های چند رسانه ای یا ذخیره سازی داده ها مناسب است ، جایی که نقش مهمی نه در سرعت انتقال اطلاعات ، بلکه در کاهش مصرف برق و اتلاف گرما ایفا می کند.

در موارد دیگر ، در اکثریت قریب به اتفاق ، دیسک هایی با سرعت چرخش صفحات 7200 دور در دقیقه استفاده می شود. این امر در مورد رایانه های میان رده و رده بالا صدق می کند. استفاده از HDD با سرعت چرخش 10000 دور در دقیقه نسبتاً نادر است ، زیرا چنین مدل هایی از هارد دیسک ها بسیار پر سر و صدا هستند و هزینه زیادی در ذخیره یک گیگابایت اطلاعات دارند. علاوه بر این ، اخیراً ، کاربران ترجیح می دهند از درایوهای حالت جامد به جای دیسک های مغناطیسی مولد استفاده کنند.

در بخش تلفن همراه ، تحت سلطه درایوهای 2.5 اینچی ، رایج ترین سرعت اسپیندل 5400 دور در دقیقه است. این تعجب آور نیست ، زیرا مصرف برق کم و گرم شدن کم قطعات برای دستگاه های قابل حمل مهم است. اما آنها صاحبان لپ تاپ های سازنده را فراموش نکردند - مجموعه زیادی از مدلها با سرعت چرخش 7200 دور در دقیقه در بازار و حتی چندین نماینده از خانواده VelociRaptor با سرعت چرخش 10000 دور در دقیقه وجود دارد. اگرچه امکان استفاده از دومی ، حتی در قدرتمندترین رایانه های شخصی موبایل ، بسیار مورد تردید است. به نظر ما ، اگر شما نیاز به نصب یک زیر سیستم دیسک بسیار سریع دارید ، بهتر است به درایوهای حالت جامد توجه کنید.

رابط اتصال

تقریباً همه مدل های مدرن ، اعم از هارد دیسک های کوچک و بزرگ ، با استفاده از رابط سریال SATA (Serial ATA) به مادربردهای رایانه های شخصی متصل می شوند. اگر رایانه بسیار قدیمی دارید ، گزینه اتصال با استفاده از رابط موازی PATA (IDE) امکان پذیر است. اما به خاطر داشته باشید که محدوده چنین هارد دیسک هایی که امروزه در فروشگاه ها وجود دارد بسیار کمیاب است ، زیرا تولید آنها تقریباً به طور کامل متوقف شده است.

در مورد رابط SATA ، 2 نوع دیسک در بازار وجود دارد: اتصال از طریق گذرگاه SATA II یا SATA III. در نوع اول ، حداکثر سرعت انتقال داده بین دیسک و RAM می تواند 300 مگابایت بر ثانیه (پهنای باند باس تا 3 گیگابایت بر ثانیه) و در نوع دوم - 600 مگابایت بر ثانیه (پهنای باند گذرگاه تا 6 گیگابایت بر ثانیه) ) همچنین ، رابط SATA III مدیریت قدرت را کمی بهبود بخشیده است.

در عمل ، پهنای باند رابط SATA II برای هر هارد دیسک کلاسیک کافی است. از این گذشته ، حتی پربارترین مدل های HDD سرعت خواندن داده ها را از صفحات اندکی بالاتر از 200 مگابایت بر ثانیه دارند. مورد دیگر درایوهای حالت جامد است ، جایی که داده ها نه بر روی صفحات مغناطیسی ، بلکه در حافظه فلش ذخیره می شوند ، سرعت خواندن آنها چندین برابر سریعتر است و می تواند به مقادیری بیش از 500 مگابایت بر ثانیه برسد.

لازم به ذکر است که همه نسخه های رابط SATA سازگاری با یکدیگر را در سطح پروتکل های تبادل ، اتصالات و کابل ها حفظ کردند. یعنی هارد دیسک با رابط SATA III را می توان با خیال راحت از طریق اتصال SATA I به مادربرد متصل کرد ، اگرچه حداکثر پهنای باند دیسک با قابلیت های نسخه قبلی محدود شده و 150 مگابایت بر ثانیه خواهد بود.

حافظه بافر (Cache)

حافظه بافر یک حافظه متوسط سریع (معمولاً یک نوع استاندارد از حافظه دسترسی تصادفی) است که برای تسریع (صاف کردن) تفاوت بین سرعت خواندن ، نوشتن و انتقال بر روی رابط داده در حین کار دیسک استفاده می شود. حافظه نهان هارد می تواند برای ذخیره آخرین داده های خوانده شده ، اما هنوز برای پردازش ارسال نشده باشد ، یا داده هایی که می توانند دوباره درخواست شوند ، استفاده شود.

در قسمت قبل ، ما تفاوت بین عملکرد هارد دیسک و پهنای باند رابط را ذکر کردیم. این واقعیت است که نیاز به ذخیره سازی حمل و نقل در هارد دیسک های مدرن را تعیین می کند. بنابراین ، در حالی که داده ها در حال نوشتن یا خواندن از صفحات مغناطیسی هستند ، سیستم می تواند از اطلاعات ذخیره شده در حافظه پنهان برای نیازهای خود بدون بیکاری استفاده کند.

اندازه کلیپ بورد برای هارد دیسک های مدرن ساخته شده در فاکتور 2.5 اینچی می تواند 8 ، 16 ، 32 یا 64 مگابایت باشد. همتایان قدیمی 3.5 اینچی دارای حداکثر حافظه بافر 128 مگابایت هستند. در بخش تلفن همراه ، رایج ترین دیسک ها با حافظه پنهان 8 و 16 مگابایت. در بین هارد دیسک های رومیزی ، رایج ترین اندازه بافر 32 و 64 مگابایت است.

از لحاظ تئوری ، کش بزرگتر باید عملکرد دیسک بهتری را ارائه دهد. اما در عمل ، همیشه اینطور نیست. عملیات مختلفی با دیسک وجود دارد که در آنها کلیپ بورد عملا بر عملکرد هارد دیسک تأثیر نمی گذارد. به عنوان مثال ، این می تواند هنگام خواندن متوالی داده ها از سطح صفحات یا هنگام کار با فایل های بزرگ رخ دهد. علاوه بر این ، کارایی حافظه نهان تحت تأثیر الگوریتم هایی است که می توانند هنگام کار با بافر از خطاها جلوگیری کنند. و در اینجا یک دیسک با حافظه پنهان کوچکتر ، اما الگوریتم های پیشرفته برای کار ، ممکن است از یک رقیب با کلیپ بورد بزرگتر پربارتر باشد.

بنابراین ، ارزش تعقیب حداکثر مقدار بافر را ندارد. به خصوص اگر برای ظرفیت بزرگ حافظه پنهان نیاز به پرداخت هزینه زیادی داشته باشید. علاوه بر این ، تولید کنندگان سعی می کنند محصولات خود را با کارآمدترین اندازه حافظه پنهان ، بر اساس کلاس و ویژگی های برخی از مدل های دیسک مجهز کنند.

سایر خصوصیات

در خاتمه ، اجازه دهید نگاهی گذرا به برخی از ویژگی های باقیمانده که ممکن است در توصیف هارد دیسک ها با آنها برخورد کنید ، بیندازیم.

قابلیت اطمینان یا میانگین زمان بین شکست ها ( MTBF) - متوسط مدت زمان هارد دیسک تا اولین خرابی آن یا نیاز به تعمیر. معمولاً بر حسب ساعت اندازه گیری می شود. این پارامتر برای دیسک های مورد استفاده در ایستگاه های سرور یا ذخیره فایل ها و همچنین در آرایه های RAID بسیار مهم است. به طور معمول ، درایوهای مغناطیسی تخصصی به طور متوسط 800000 تا 1.000.000 ساعت کار می کنند (به عنوان مثال ، سری WD's RED یا سری Seagate's Constellation).

سطح سر و صدا - نویز ایجاد شده توسط عناصر هارد دیسک در حین کار. اندازه گیری در دسی بل (دسی بل) این صدا عمدتاً شامل سر و صدای ناشی از موقعیت سر (ترک خوردن) و سر و صدای ناشی از چرخش دوک (خش خش) است. به عنوان یک قاعده ، هرچه سرعت اسپیندل کمتر باشد ، هارد دیسک آرام تر کار می کند. در صورتی که سطح نویز آن کمتر از 26 دسی بل باشد ، هارد دیسک را می توان بی صدا نامید.

مصرف برق - یک پارامتر مهم برای درایوهای نصب شده در دستگاه های تلفن همراه ، که در آن عمر باتری طولانی قدردانی می شود. اتلاف گرمای هارد دیسک نیز بستگی مستقیم به مصرف انرژی دارد که برای رایانه های شخصی قابل حمل نیز مهم است. به عنوان یک قاعده ، میزان مصرف انرژی توسط سازنده روی جلد دیسک نشان داده می شود ، اما نباید کورکورانه به این ارقام اعتماد کرد. اغلب آنها از واقعیت دور هستند ، بنابراین اگر واقعاً می خواهید مصرف برق یک مدل دیسک خاص را پیدا کنید ، بهتر است نتایج آزمایش مستقل را در اینترنت جستجو کنید.

زمان دسترسی تصادفی - متوسط زمانی که در آن موقعیت سر خوانده شده دیسک بر روی قسمتی دلخواه از صفحه مغناطیسی انجام می شود ، بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می شود. یک پارامتر بسیار مهم که بر عملکرد هارد دیسک به طور کلی تأثیر می گذارد. هرچه زمان موقعیت یابی کوتاهتر باشد ، داده های سریعتر روی دیسک نوشته یا خوانده می شوند. می تواند از 2.5 میلی ثانیه (در برخی از مدل های دیسک سرور) تا 14 میلی ثانیه متغیر باشد. به طور متوسط ، برای دیسک های مدرن برای رایانه های شخصی ، این پارامتر از 7 تا 11 میلی ثانیه متغیر است. اگرچه مدلهای بسیار سریعی نیز وجود دارد ، به عنوان مثال ، WD Velociraptor با متوسط زمان دسترسی تصادفی 3.6 میلی ثانیه.

نتیجه

در خاتمه ، می خواهم چند کلمه در مورد درایوهای مغناطیسی ترکیبی (SSHD) که به طور فزاینده ای محبوب شده است ، بگویم. دستگاه های این نوع از یک هارد دیسک معمولی (HDD) و یک درایو کوچک حالت جامد (SSD) که به عنوان حافظه پنهان اضافی عمل می کند ، ترکیب می شوند. بنابراین ، توسعه دهندگان سعی می کنند مزایای اصلی این دو فناوری - ظرفیت زیاد صفحات مغناطیسی و سرعت حافظه فلش را ترکیب کنند. در عین حال ، هزینه درایوهای ترکیبی بسیار کمتر از SSD های جدید و کمی بالاتر از HDD های معمولی است.

علیرغم وعده این فناوری ، تا کنون SSHD های موجود در بازار هارد توسط تعداد کمی از مدل ها در ضریب 2.5 اینچی بسیار ضعیف نشان داده شده اند. Seagate فعال ترین در این بخش است ، اگرچه رقبای Western Digital (WD) و Toshiba قبلاً راه حل های ترکیبی خود را ارائه کرده اند. همه اینها باعث امیدواری می شود که بازار هارد دیسک های SSHD توسعه یابد و ما به زودی مدل های جدیدی از چنین دستگاه هایی را نه تنها برای رایانه های تلفن همراه ، بلکه برای رایانه های رومیزی نیز به فروش خواهیم رساند.

این بررسی ما را به پایان می رساند ، جایی که ما تمام ویژگی های اصلی هارد دیسک های رایانه را مورد بررسی قرار دادیم. امیدواریم بر اساس این مواد ، بتوانید هارد دیسک را برای هر منظوری با پارامترهای مطلوب مربوط به آنها انتخاب کنید.

اجازه دهید به شما یادآوری کنم که ابزار Seagate SeaTools Enterprise به کاربر اجازه می دهد سیاست ذخیره سازی را مدیریت کند و به ویژه ، آخرین درایوهای Seagate SCSI را بین دو مدل مختلف ذخیره سازی - حالت دسکتاپ و حالت سرور تغییر دهد. این مورد در منوی SeaTools حالت عملکرد (PM) نام دارد و می تواند دو مقدار داشته باشد- روشن (حالت دسکتاپ) و خاموش (حالت سرور). تفاوت بین این دو حالت کاملاً نرم افزاری است - در مورد حالت دسکتاپ ، حافظه پنهان هارد دیسک به تعداد ثابتی از قطعات با اندازه ثابت (مساوی) تقسیم می شود و سپس از آنها برای ذخیره دسترسی های خواندن و نوشتن استفاده می شود. علاوه بر این ، در یک آیتم منو جداگانه ، کاربر حتی می تواند تعداد قسمتها را خود اختصاص دهد (بخش بندی حافظه پنهان را مدیریت کند): به عنوان مثال ، به جای 32 قسمت پیش فرض ، مقدار متفاوتی را تعیین کنید (در این مورد ، حجم هر بخش متناسب کاهش یابد).

در مورد حالت سرور ، بخش های بافر (حافظه پنهان دیسک) را می توان به صورت پویا (دوباره) اختصاص داد و اندازه و تعداد آنها را تغییر داد. ریزپردازنده (و سیستم عامل) دیسک به طور پویا تعداد (و ظرفیت) بخش های حافظه پنهان را بسته به دستوراتی که برای اجرا به دیسک می آید ، بهینه می کند.

سپس ما توانستیم دریابیم که استفاده از درایوهای جدید Seagate Cheetah در حالت "دسکتاپ" (با حالت پیش فرض شاردینگ ثابت - 32 بخش) به جای "سرور" پیش فرض با خرد کردن پویا می تواند عملکرد درایوها را در تعدادی از موارد کمی افزایش دهد. وظایفی که معمولاً برای رایانه رومیزی یا سرورهای رسانه ای معمول است. علاوه بر این ، این افزایش گاهی اوقات بسته به نوع کار و مدل دیسک می تواند به 30-100 ((!) برسد ، اگرچه به طور متوسط 30 is تخمین زده می شود ، که می بینید ، همچنین بد نیست. از جمله این وظایف می توان به کارهای معمول رایانه رومیزی (تست WinBench ، PCmark ، H2bench) ، خواندن و کپی فایل ها ، تجزیه و جداسازی آنها اشاره کرد. در عین حال ، در برنامه های صرفاً سرور ، عملکرد درایوها تقریباً کاهش نمی یابد (در صورت سقوط ، به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد). با این حال ، ما توانستیم از استفاده از حالت دسکتاپ فقط بر روی دیسک Cheetah 10K.7 سود قابل توجهی را مشاهده کنیم ، در حالی که خواهر بزرگتر آن Cheetah 15K.4 اهمیتی نمی داد که در برنامه های رومیزی در کدام حالت کار کند.

در تلاش برای درک بیشتر اینکه چگونه خرد کردن حافظه پنهان این هارد دیسک ها بر عملکرد در برنامه های مختلف تأثیر می گذارد و کدام حالتهای خرد کردن (چند بخش حافظه) در هنگام انجام برخی کارها مفیدتر است ، تأثیر تعداد بخش های حافظه نهان بر عملکرد را بررسی کردم. درایو یوزپلنگ Seagate. 15K.4 در طیف گسترده ای از 4 تا 128 بخش (4 ، 8 ، 16 ، 32 ، 64 و 128). نتایج این مطالعات در این قسمت از مرور مورد توجه شما قرار می گیرد. اجازه دهید تأکید کنم که این نتایج نه تنها برای این مدل درایوها (یا درایوهای SCSI از Seagate به طور کلی) جالب است - بخش بندی حافظه پنهان حافظه و انتخاب تعداد بخشها یکی از اصلی ترین جهتهای بهینه سازی سیستم عامل است ، از جمله درایوهای رومیزی با ATA رابط کاربری ، که در حال حاضر نیز عمدتا به بافر 8 مگابایت مجهز شده اند. بنابراین ، نتایج عملکرد درایو توضیح داده شده در این مقاله در کارهای مختلف ، بسته به خرد شدن حافظه نهان آن ، همچنین مربوط به صنعت درایوهای ATA رومیزی است. و از آنجا که روش آزمون در قسمت اول توضیح داده شد ، بیایید مستقیماً به نتایج خود برسیم.

با این حال ، قبل از ادامه بحث در مورد نتایج ، بیایید ساختار و عملکرد بخش های حافظه نهان درایو Seagate Cheetah 15K.4 را به منظور درک بهتر آنچه در معرض خطر است ، دقیق تر بررسی کنیم. از هشت مگابایت برای حافظه نهان واقعی (یعنی برای عملیات ذخیره سازی) ، 7077 کیلوبایت در اینجا موجود است (بقیه منطقه خدمات است). این ناحیه به بخشهای منطقی (حالت انتخاب صفحه 08h ، بایت 13) تقسیم می شود ، که برای خواندن و نوشتن داده ها (برای انجام عملکردهای پیش خوانی از صفحات و نوشتن معوق به سطح دیسک) استفاده می شود. برای دسترسی به داده های صفحات مغناطیسی ، بخش ها از آدرس منطقی بلوک های درایو استفاده می کنند. درایوهای این سری حداکثر از 64 بخش حافظه پنهان پشتیبانی می کنند ، که طول هر بخش یک عدد صحیح از بخش های دیسک است. مقدار حافظه پنهان موجود ظاهراً به طور مساوی بین بخش ها توزیع می شود ، یعنی اگر مثلاً 32 بخش وجود داشته باشد ، اندازه هر بخش تقریباً 220 کیلوبایت است. با تقسیم بندی پویا (در حالت PM = خاموش) ، بسته به جریان فرمان از میزبان ، تعداد قطعات را می توان به طور خودکار توسط هارد دیسک تغییر داد.

برنامه های سرور و رومیزی برای عملکرد مطلوب به عملیات ذخیره دیسک متفاوت نیاز دارند ، بنابراین ارائه یک پیکربندی واحد برای انجام بهتر این کارها دشوار است. به گفته Seagate ، برنامه های "رومیزی" نیاز به پیکربندی حافظه پنهان دارند تا به درخواستهای مکرر برای تعداد زیادی از بخشهای داده کوچک بدون تاخیر در تاخیرهای پیش خوانی در بخشهای مجاور پاسخ دهد. در مقابل ، وظایف سمت سرور نیاز به پیکربندی حافظه پنهان به گونه ای دارد که اطمینان حاصل شود حجم زیادی از داده های متوالی در درخواست های غیر تکراری دریافت می شوند. در این مورد ، توانایی حافظه پنهان برای ذخیره داده های بیشتر از بخشهای مجاور در هنگام پیش خواندن مهمتر است. بنابراین ، برای حالت دسکتاپ ، سازنده استفاده از 32 بخش (در نسخه های اولیه Cheetah ، 16 قسمت استفاده می شد) را توصیه می کند ، و برای حالت سرور ، تعداد قسمت های تطبیقی تنها از سه قسمت برای کل حافظه پنهان شروع می شود ، اگرچه ممکن است در حین کار افزایش یابد. به در آزمایشات ما در مورد تأثیر تعداد بخش ها بر عملکرد در برنامه های مختلف ، ما محدوده خود را از 4 بخش تا 64 بخش محدود می کنیم و به عنوان یک آزمایش ، دیسک را نیز با 128 قسمت نصب شده در برنامه "اجرا" می کنیم. برنامه SeaTools Enterprise (برنامه اطلاع نمی دهد که این تعداد بخش در این دیسک نامعتبر است).

نتایج آزمایشات فیزیکی

نشان دادن نمودارهای سرعت خواندن خطی با تعداد مختلف بخش حافظه پنهان فایده ای ندارد - آنها یکسان هستند. اما با توجه به سرعت رابط Ultra320 SCSI که با آزمایشات اندازه گیری شده است ، می توانید یک تصویر بسیار کنجکاو را مشاهده کنید: با 64 بخش ، برخی از برنامه ها به طور اشتباه سرعت رابط را تعیین می کنند و آن را بیش از یک مرتبه کاهش می دهند.

با توجه به متوسط زمان دسترسی اندازه گیری شده ، تفاوت بین تعداد مختلف بخش های حافظه پنهان آشکارتر می شود - با کاهش تقسیم بندی ، متوسط زمان دسترسی به خواندن اندازه گیری شده در ویندوز کمی افزایش می یابد و در حالت PM = off خواندن به طور قابل توجهی بهتر مشاهده می شود ، اگرچه باید استدلال کرد که بخش های شماره بسیار اندک یا برعکس ، بسیار بزرگ هستند ، بر اساس این داده ها مشکل است. این امکان وجود دارد که دیسک در این مورد به سادگی شروع به نادیده گرفتن پیش وصل هنگام خواندن کند تا از تأخیرهای اضافی جلوگیری شود.

شما می توانید کارآیی الگوریتم های نوشتن تنبل سیستم عامل دیسک و ذخیره داده های نوشته شده در بافر درایو را با چگونگی کاهش میانگین زمان دسترسی به نوشتن اندازه گیری شده توسط سیستم عامل نسبت به خواندن و ذخیره مجدد ذخیره سازی درایو کاهش دهید. (همیشه در آزمایشات ما فعال بود). برای انجام این کار ، ما معمولاً از نتایج آزمایش C "T H2benchW استفاده می کنیم ، اما این بار تصویر را با یک تست در برنامه IOmeter تکمیل می کنیم ، الگوهای خواندن و نوشتن که برای دسترسی 100٪ تصادفی در بلوک های 512 بایت استفاده شده است. با واحد عمق صف درخواست. (البته ، نباید فکر کنید که متوسط زمان دسترسی به نوشتن در دو نمودار زیر واقعاً نشان دهنده این است فیزیکیویژگی های درایوها! این فقط یک پارامتر خاص است که از نظر برنامه ای با استفاده از یک آزمون اندازه گیری می شود ، که توسط آن می توان کارآیی ذخیره caching نوشتن در بافر دیسک را قضاوت کرد. متوسط زمان واقعی نوشتن اعلام شده توسط سازنده برای Cheetah 15K.4 4.0 + 2.0 = 6.0 میلی ثانیه است). به هر حال ، با پیش بینی سوالات ، توجه می کنم که در این مورد (یعنی زمانی که نوشتن تنبل روی دیسک فعال است) ، درایو به محض اینکه دستور نوشتن (وضعیت خوب) را به طور موفقیت آمیزی به میزبان گزارش می دهد روی حافظه پنهان نوشته می شوند و نه مستقیماً در محیط مغناطیسی ... این دلیل ارزش کمتر میانگین زمان دسترسی به نوشتن است که از خارج اندازه گیری می شود تا پارامتر مشابه هنگام خواندن.

با توجه به نتایج این آزمایش ها ، وابستگی آشکاری از کارآیی ذخیره سازی تصادفی نوشتن بلوک های داده کوچک به تعداد بخش های حافظه پنهان وجود دارد - هرچه تعداد قسمت ها بیشتر باشد ، بهتر است. با چهار بخش ، بازده به شدت کاهش می یابد و متوسط زمان دسترسی به نوشتن تقریباً به مقادیر خواندن افزایش می یابد. و در "حالت سرور" تعداد قطعات در این مورد به وضوح نزدیک به 32 است. موارد 64 و "128" قطعات کاملاً یکسان هستند ، که محدودیت نرم افزار را در سطح 64 بخش از بالا تأیید می کند.

جالب اینجاست که آزمایش IOmeter در ساده ترین الگوها برای دسترسی تصادفی در بلوک های 512 بایت دقیقاً همان مقادیر را در هنگام نوشتن با آزمون C "T H2BenchW (با دقت به معنای واقعی کل صدم ثانیه) می دهد ، در حالی که خواندن IOmeter نشان داد نتیجه کمی بیش از حد در تمام محدوده تقسیم بندی - احتمالاً 0.1-0.19 میلی ثانیه تفاوت با سایر آزمایشات برای زمان دسترسی تصادفی هنگام خواندنبه دلایل "داخلی" IOmeter (یا اندازه بلوک به جای 0 بایت 512 بایت است ، همانطور که برای چنین اندازه گیری هایی ایده آل لازم است). با این حال ، نتایج خوانده شده IOmeter عملاً با نتایج آزمایش دیسک برنامه AIDA32 مطابقت دارد.

عملکرد در برنامه های کاربردی

بیایید به معیارهای عملکرد ذخیره سازی در برنامه ها برویم. و اول از همه ، بیایید سعی کنیم دریابیم که دیسک ها چقدر برای چند رشته بهینه شده اند. برای انجام این کار ، من به طور سنتی از آزمایشات در برنامه NBench 2.4 استفاده می کنم ، جایی که 100 مگابایت فایل توسط چندین رشته همزمان روی دیسک نوشته و خوانده می شود.

این نمودار به ما اجازه می دهد تا در مورد کارکرد سیستم عامل با فایل ها در مورد کارایی الگوریتم های نوشتن تنبل چند رشته ای هارد دیسک در شرایط واقعی (و نه مصنوعی ، همانطور که در نمودار با زمان دسترسی متوسط بود) قضاوت کنیم. رهبری هر دو دیسک Maxtor SCSI هنگام ضبط در چندین جریان همزمان بدون شک است ، اما در چیتا ما در حال حاضر بهینه خاصی را در منطقه بین 8 تا 16 بخش مشاهده می کنیم ، در حالی که در مقادیر بالاتر و پایین سرعت دیسک برای این کارها کاهش می یابد. به برای حالت سرور ، تعداد قطعات بدیهی است 32 (با دقت خوب :)) و بخش های "128" در واقع 64 است.

برای خواندن چند رشته ای ، وضعیت درایوهای Seagate به وضوح نسبت به درایوهای Maxtor بهبود یافته است. در مورد تأثیر تقسیم بندی ، بنابراین ، مانند ضبط ، ما بهینه خاصی را نزدیک به 8 بخش مشاهده می کنیم (در طول ضبط ، به 16 قسمت نزدیکتر بود) و با تقسیم بندی بسیار بالا (64) ، سرعت دیسک به طور قابل توجهی کاهش می یابد (به عنوان مثال در ضبط) ... مایه خوشحالی است که حالت سرور "بازار" میزبان را زیر نظر دارد و هنگام نوشتن ، مقدار را از 32 به 8 پوند هنگام خواندن تغییر می دهد.

حال بیایید ببینیم که دیسک ها چگونه در تست های "قدیمی" اما رایج Disk WinMark 99 از بسته WinBench 99 رفتار می کنند. به شما یادآوری می کنم که ما این آزمایشات را نه تنها برای "ابتدا" ، بلکه برای "وسط" نیز انجام می دهیم ( از نظر حجم) رسانه فیزیکی برای دو سیستم فایل ، و نمودارها نتایج متوسط را نشان می دهند. البته ، این تست ها برای درایوهای SCSI "مشخصات" نیستند و ما نتایج آنها را در اینجا ارائه می دهیم ، بلکه به خود آزمایش و کسانی که عادت به قضاوت در مورد سرعت دیسک توسط تست های WinBench 99 دارند ، احترام می گذاریم. این آزمایشات تا حدی به ما نشان می دهد که عملکرد این درایوهای سازمانی در هنگام انجام وظایف معمولی رایانه رومیزی چگونه است.

بدیهی است که در اینجا نیز یک تقسیم بندی مطلوب وجود دارد ، با تعداد کمی از بخش ها ، دیسک کم هزینه به نظر می رسد و با 32 بخش بهترین است (شاید به همین دلیل است که توسعه دهندگان Seagate تنظیمات پیش فرض حالت رومیزی را از 16 به 32 بخش "تغییر" داده اند. ) با این حال ، برای حالت سرور در وظایف اداری (تجاری) ، بخش بندی کاملاً مطلوب نیست ، در حالی که برای عملکرد حرفه ای (سطح بالا) ، تقسیم بندی بیش از حد بهینه شده است ، و حتی از تقسیم بندی "ثابت" مطلوب بهتر عمل می کند. ظاهراً در حین اجرای آزمایش است که بسته به جریان دستورات تغییر می کند و به همین دلیل ، افزایش عملکرد کلی بدست می آید.

متأسفانه ، چنین بهینه سازی "در حین آزمایش" برای آزمایشات پیچیده "track" اخیر برای ارزیابی عملکرد "رومیزی" دیسک ها در بسته های PCMakr04 و C "T H2BenchW مشاهده نمی شود.

در هر دو (یا بهتر بگویم ، در 10 مسیر مختلف) فعالیت سرور به طور قابل ملاحظه ای پایین تر از تقسیم بندی مطلوب ثابت است که برای PCmark04 حدود 8 بخش و برای H2benchW - 16 بخش است.

برای هر دو این آزمایش ها ، 4 بخش حافظه پنهان بسیار نامطلوب است ، و 64 قسمت نیز نامطلوب است و نمی توان گفت که در این حالت حالت سرور کجا بیشتر گرانش می کند.

البته برخلاف اینها ، همه آزمایشهای مصنوعی (البته بسیار شبیه به واقعیت) - یک آزمایش کاملاً "واقعی" سرعت دیسک ها با یک فایل موقت برنامه Adobe Photoshop. در اینجا اوضاع بسیار تیره تر است - هرچه بخش های بیشتر ، بهتر! و حالت سرور تقریباً آن را "گرفت" و از 32 بخش برای کار استفاده کرد (اگرچه 64 حتی کمی بهتر خواهد بود).

معیارهای Intel Iometer

بیایید به وظایفی برویم که بیشتر برای پروفایل های استفاده از درایوهای SCSI معمول است - عملکرد سرورهای مختلف (DataBase ، File Server ، Web Server) و یک ایستگاه کاری (Workstation) با توجه به الگوهای مربوطه در Intel IOmeter نسخه 2003.5.10.

Maxtor در شبیه سازی سرور پایگاه داده بهترین است و Seagate بیشترین سود را برای استفاده از حالت سرور دارد ، اگرچه در واقع دومی بسیار نزدیک به 32 بخش مداوم (هر کدام 220 کیلوبایت) است. تقسیم بندی کمتر یا بیشتر در این مورد بدتر است. با این حال ، این الگو از نظر نوع درخواست ها بسیار ساده است - بگذارید ببینیم برای الگوهای پیچیده تر چه اتفاقی می افتد.

هنگام شبیه سازی یک سرور فایل ، تقسیم بندی تطبیقی دوباره پیشرو است ، اگرچه عقب ماندن از آن با 16 بخش ثابت ناچیز است (32 بخش در اینجا کمی بدتر است ، اگرچه آنها نیز کاملاً کافی هستند). با یک تقسیم بندی کوچک ، یک صف بزرگ از دستورات خراب می شود ، و با بیش از حد بزرگ (64) عموماً هر صف منع مصرف دارد - ظاهراً در این مورد ، اندازه بخش های حافظه پنهان بسیار کوچک است (کمتر از 111 کیلوبایت ، یعنی فقط 220 بلوک روی رسانه) تا بتواند مقدار زیادی از داده های دارای اندازه مناسب را ذخیره کند.

سرانجام ، برای یک سرور وب ، ما یک تصویر سرگرم کننده تر می بینیم - با یک صف فرمان NON -ONE ، حالت سرور معادل است هر کدامسطح تقسیم بندی ، به جز 64 ، اگرچه در حالت مجرد کمی بهتر از بقیه است.

در نتیجه میانگین هندسی بارهای سرور نشان داده شده در بالا توسط الگوها و صف های درخواست (بدون وزنه) ، متوجه می شویم که تقسیم بندی تطبیقی برای چنین کارهایی بهترین است ، اگرچه 32 بخش مداوم کمی عقب می مانند و 16 بخش نیز به طور کلی خوب به نظر می رسند. به طور کلی ، انتخاب Seagate کاملاً قابل درک است.

در مورد الگوی "ایستگاه کاری" ، حالت سرور به وضوح بهترین است.

و بهینه برای تقسیم بندی دائمی 16 بخش است.

در حال حاضر - الگوهای ما برای IOmeter ، که از نظر هدف به رایانه های رومیزی نزدیکتر است ، اگرچه قطعاً برای دستگاههای ذخیره سازی سازمانی مشخص است ، زیرا در سیستم های "عمیقا حرفه ای" ، هارد دیسک ها فایل های بزرگ و کوچک را می خوانند و می نویسند و گاهی اوقات سهم شیر را از فایل ها کپی می کنند. زمان. و از آنجا که ماهیت فراخوانی این الگوها در این الگوها در آزمون IOmeter (در آدرس های تصادفی در کل حجم دیسک) بیشتر برای سیستم های کلاس سرور معمول است ، اهمیت این الگوها برای دیسک های مورد مطالعه بیشتر است.

خواندن فایل های بزرگ دوباره برای حالت سرور بهتر است ، به غیر از یک افت ناشناخته در QD = 4. با این حال ، تعداد کمی از بخشهای بزرگ به وضوح برای دیسک در این عملیات ترجیح داده می شود (که در اصل قابل پیش بینی است و با نتایج خواندن فایلهای چند رشته ای ، در بالا مطابقت دارد).

اسپورادیک ضبطاز طرف دیگر ، فایل های بزرگ هنوز برای هوش سرور بسیار سخت هستند ، و در اینجا تقسیم بندی ثابت در سطح 8-16 بخش ، از مزایای بیشتری برخوردار است ، مانند ضبط فایل چند رشته ای ، در بالا ببینید. به طور جداگانه ، توجه داریم که در این عملیات ، خرد کردن حافظه پنهان بسیار مضر است - در سطح 64 بخش. با این حال ، برای خواندن عملیات با فایلهای کوچک با صف درخواست بزرگ مفید است:

من فکر می کنم این دقیقاً همان چیزی است که حالت سرور برای انتخاب حالت تطبیقی استفاده می کند - نمودارهای آنها بسیار مشابه است.

در عین حال ، هنگام نوشتن فایلهای کوچک در آدرسهای تصادفی ، 64 بخش مجدداً خراب می شوند و حالت سرور در اینجا از تقسیم بندی ثابت با سطح 8-16 بخش در حافظه پنهان پایین تر است ، اگرچه تلاشهای حالت سرور برای استفاده از تنظیمات بهینه قابل مشاهده است ( فقط با 32-64 بخش در صف 64 بدشانسی آمد ؛)).

کپی فایل های بزرگ یک شکست آشکار در حالت سرور است! در اینجا ، خرد کردن با سطح 16 به وضوح مفیدتر است (این بهینه است ، زیرا 8 و 32 در صف 4 بدتر هستند).

در مورد کپی فایلهای کوچک ، بخشهای 8-16-32 در اینجا عملاً برابر هستند و از 64 بخش (به طرز عجیبی) بهتر عمل می کنند ، و حالت سرور کمی "عجیب" است.

بر اساس نتایج میانگین هندسی داده ها برای خواندن تصادفی ، نوشتن و کپی فایل های بزرگ و کوچک ، متوجه می شویم که بهترین نتیجه به طور متوسط با تقسیم بندی ثابت با سطح تنها 4 بخش در حافظه پنهان (یعنی اندازه قطعات بیش از 1.5 مگابایت!) ، در حالی که 8 و 16 بخش تقریباً برابر هستند و تقریباً از 4 بخش عقب نمی مانند ، اما 64 بخش به وضوح منع مصرف دارد. به طور متوسط ، حالت سرور تطبیقی تنها کمی به بخش بندی ثابت منجر شد - از دست دادن یک درصد به سختی قابل توجه است.

لازم به ذکر است که هنگام شبیه سازی تجزیه ، ما برابری تقریبی همه سطوح تقسیم بندی دائمی و مزیت جزئی حالت سرور (با همان 1 observe) را مشاهده می کنیم.

و در الگوی پخش خواندن و نوشتن در بلوک های بزرگ و کوچک ، استفاده از تعداد کمی از بخش ها کمی سودآورتر است ، اگرچه باز هم تفاوت در سرعت تنظیمات حافظه نهان در اینجا ، به طرز عجیبی ، هومیوپاتی است.

نتیجه گیری

پس از انجام بخش دوم بررسی ما ، مطالعه دقیق تر تأثیر حافظه پنهان بر عملکرد درایو Seagate Cheetah 15K.4 در کارهای مختلف ، می خواهم توجه داشته باشم که توسعه دهندگان نام حالت های ذخیره سازی را ذکر نکرده اند همانطور که آنها آنها را به دلایلی نامیدند: در حالت سرور ، تطبیق قطعات اغلب برای انجام کار در حافظه پنهان انجام می شود ، و این گاهی اوقات به نتایج بسیار خوبی منجر می شود - به ویژه هنگام انجام کارهای "سنگین" ، از جمله الگوهای سرور در Intel IOmeter ، و High-End Disk WinMark 99 ، و خواندن تصادفی بلوک های کوچک در سراسر دیسک ... در عین حال ، انتخاب سطح تجزیه حافظه پنهان در حالت سرور اغلب غیر مطلوب است (و نیاز به کار بیشتری برای بهبود معیارها دارد برای تجزیه و تحلیل جریان فرمان میزبان) ، و سپس حالت دسکتاپ با خرد کردن ثابت در سطح 8 ، 16 یا 32 بخش در هر حافظه پنهان ظاهر می شود. علاوه بر این ، بسته به نوع کار ، گاهی اوقات استفاده از 16 و 32 سودآورتر است و گاهی اوقات - 8 یا فقط 4 بخش حافظه! دومی شامل خواندن و نوشتن چند رشته ای (اعم از تصادفی و متوالی) ، آزمایش آهنگ هایی مانند PCMark04 و انجام کارهای جاری با خواندن و نوشتن همزمان است. اگرچه "ترکیبات" برای دسترسی به نوشتن تصادفی به وضوح نشان می دهد که کارایی نوشتن های تنبل (در آدرس های دلخواه) با کاهش تعداد بخش ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. یعنی بین دو گرایش مبارزه وجود دارد - و به همین دلیل است که به طور متوسط استفاده از 16 یا 32 بخش در 8 مگابایت بافر کارآمدتر است. اگر اندازه بافر دو برابر شود ، می توان پیش بینی کرد که حفظ تعداد قطعات در سطح 16-32 سودآورتر است ، اما با افزایش نسبی ظرفیت هر بخش ، متوسط عملکرد درایو می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد. ظاهراً ، حتی در حال حاضر در اکثر وظایف ، بی اثر است ، تقسیم بندی حافظه پنهان با 64 بخش هنگام دو برابر شدن اندازه بافر می تواند بسیار مفید باشد ، در حالی که استفاده از 4 یا حتی 8 بخش در این مورد بی اثر می شود. با این حال ، این نتایج به شدت بستگی به این دارد که سیستم عامل و برنامه های کاربردی ترجیح می دهند با درایو چه کار کنند و چه پرونده هایی در این مورد استفاده می شود. کاملاً محتمل است که وقتی محیط تغییر می کند ، بهینه سازی حافظه پنهان ممكن است در یك جهت تغییر كند. خوب ، ما برای Seagate آرزوی موفقیت در بهینه سازی "هوش" حالت سرور داریم ، که تا حدی می تواند با یادگیری نحوه انتخاب بهینه ترین بخش بندی بسته به دستور میزبان ، این "وابستگی به سیستم" و "وابستگی به وظیفه" را برطرف کند. به بهترین شکل جریان یابد