Co je mezipaměť na pevném disku? Mezipaměť pevného disku: koncept, definice, vykonávané funkce, velikost paměti a vliv na provoz zařízení. Typ pevného disku

Normální fungování operačního systému a rychlý chod programů v počítači zajišťuje RAM. Každý uživatel ví, že počet úloh, které může počítač provádět současně, závisí na jeho objemu. Podobnou pamětí jsou vybaveny i některé počítačové komponenty, jen v menším množství. V tomto materiálu budeme hovořit o mezipaměti pevného disku.

Vyrovnávací paměť (neboli vyrovnávací paměť, vyrovnávací paměť) je oblast, kde jsou uložena data, která již byla načtena z pevného disku, ale ještě nebyla přenesena k dalšímu zpracování. Jsou tam uloženy informace, které systém Windows používá nejčastěji. Potřeba tohoto úložiště vznikla z důvodu velkého rozdílu mezi rychlostí čtení dat z disku a propustností systému. Další prvky počítače mají také podobnou vyrovnávací paměť: procesory, grafické karty, síťové karty atd.

Svazky mezipaměti

Při výběru HDD nemá velký význam velikost vyrovnávací paměti. Obvykle jsou tato zařízení vybavena 8, 16, 32 a 64 MB, ale existují vyrovnávací paměti 128 a 256 MB. Mezipaměť se poměrně často přetěžuje a je třeba ji vyčistit, takže v tomto ohledu je vždy lepší více.

Moderní HDD jsou vybaveny především 32 a 64 MB cache pamětí (menší objemy jsou již vzácné). Obvykle to stačí, zejména proto, že systém má vlastní paměť, která spolu s RAM zrychluje provoz pevného disku. Je pravda, že při výběru pevného disku ne každý věnuje pozornost zařízení s největší velikostí vyrovnávací paměti, protože cena za takové je vysoká a tento parametr není jediný určující.

Hlavním úkolem cache paměti

Mezipaměť slouží k zápisu a čtení dat, ale jak již bylo řečeno, není to hlavní faktor efektivního provozu pevného disku. Zde je také důležité, jak je organizován proces výměny informací s bufferem a jak dobře fungují technologie, které zabraňují vzniku chyb.

Vyrovnávací paměť obsahuje data, která se používají nejčastěji. Načítají se přímo z mezipaměti, takže výkon se několikanásobně zvýší. Jde o to, že není potřeba fyzické čtení, které zahrnuje přímý přístup k pevnému disku a jeho sektorům. Tento proces je příliš dlouhý, protože se počítá v milisekundách, zatímco data se z vyrovnávací paměti přenášejí mnohonásobně rychleji.

Výhody mezipaměti

Cache je o rychlém zpracování dat, ale má i další výhody. Pevné disky s velkým úložištěm mohou výrazně ulevit procesoru, což vede k jeho minimálnímu využití.

Vyrovnávací paměť je jakýmsi akcelerátorem, který zajišťuje rychlý a efektivní provoz HDD. Při spouštění softwaru má pozitivní vliv na častý přístup ke stejným datům, jejichž velikost nepřesahuje velikost vyrovnávací paměti. Pro práci je 32 a 64 MB pro běžného uživatele více než dostačující. Dále tato vlastnost začíná ztrácet svůj význam, protože při interakci s velkými soubory je tento rozdíl nevýznamný a kdo by chtěl přeplácet větší mezipaměť.

Zjistěte velikost mezipaměti

Pokud je velikost pevného disku hodnotou, kterou lze snadno zjistit, pak je situace u vyrovnávací paměti jiná. Ne každý uživatel se o tuto charakteristiku zajímá, ale pokud taková touha vznikne, je obvykle uvedena na obalu se zařízením. V opačném případě si tyto informace můžete vyhledat na internetu nebo využít bezplatný program HD Tune.

Nástroj určený pro práci s HDD a SSD provádí spolehlivé mazání dat, vyhodnocuje stav zařízení, skenuje chyby a také poskytuje podrobné informace o vlastnostech pevného disku.

V tomto článku jsme si vysvětlili, co je vyrovnávací paměť, jaké úkoly plní, jaké jsou její výhody a jak zjistit její kapacitu na pevném disku. Zjistili jsme, že je to důležité, ale není to hlavní kritérium při výběru pevného disku, a to je pozitivní bod vzhledem k vysokým nákladům na zařízení vybavená velkým množstvím mezipaměti.

Pokud chcete vědět, co je mezipaměť pevného disku a jak funguje, tento článek je pro vás. Dozvíte se, co to je, jaké funkce plní a jak ovlivňuje chod zařízení a také výhody a nevýhody cache.

Porozumění mezipaměti pevného disku

Samotný pevný disk je poměrně pohodové zařízení. Pevný disk je ve srovnání s RAM o několik řádů pomalejší. To také způsobuje pokles výkonu počítače při nedostatku paměti RAM, protože nedostatek je kompenzován pevným diskem.

Mezipaměť pevného disku je tedy druh paměti RAM. Je zabudován na pevném disku a slouží jako vyrovnávací paměť pro čtení informací a jejich následný přenos do systému a obsahuje také nejčastěji používaná data.

Podívejme se, proč je potřeba mezipaměť pevného disku.

Jak je uvedeno výše, čtení informací z pevného disku probíhá velmi pomalu, protože pohyb hlavy a nalezení požadovaného sektoru zabere spoustu času.

Je potřeba si ujasnit, že „pomalu“ máme na mysli milisekundy. A pro moderní technologie je milisekunda velmi dlouhá doba.

Proto, stejně jako mezipaměť pevného disku, ukládá data fyzicky načtená z povrchu disku a také čte a ukládá sektory, které budou pravděpodobně později požadovány.

To snižuje počet fyzických přístupů k disku a zároveň zvyšuje výkon. Pevný disk může fungovat, i když hostitelská sběrnice není volná. Přenosová rychlost se může u podobných požadavků zvýšit stokrát.

Jak funguje mezipaměť pevného disku?

Podívejme se na to podrobněji. Již máte přibližnou představu o tom, k čemu je mezipaměť pevného disku určena. Nyní pojďme zjistit, jak to funguje.

Představme si, že pevný disk obdrží požadavek na přečtení 512 KB informací z jednoho bloku. Potřebné informace se převezmou z disku a přenesou do mezipaměti, ale spolu s požadovanými daty se načte i několik sousedních bloků. Tomu se říká předběžné načítání. Když přijde nový požadavek na disk, mikrokontrolér jednotky nejprve zkontroluje přítomnost těchto informací v mezipaměti a pokud je najde, okamžitě je přenese do systému bez přístupu k fyzickému povrchu.

Protože je vyrovnávací paměť omezená, nejstarší bloky informací jsou nahrazeny novými. Toto je kruhová mezipaměť nebo kruhová vyrovnávací paměť.

Metody pro zvýšení rychlosti pevného disku pomocí vyrovnávací paměti

• Adaptivní segmentace. Mezipaměť se skládá ze segmentů se stejným množstvím paměti. Vzhledem k tomu, že velikosti požadovaných informací nemohou být vždy stejné, bude mnoho segmentů mezipaměti použito iracionálně. Výrobci proto začali vyrábět cache paměti s možností měnit velikost segmentů a jejich počet.
• Přednačtení. Procesor pevného disku analyzuje dříve požadovaná a aktuálně požadovaná data. Na základě analýzy přenáší informace z fyzického povrchu, které budou pravděpodobněji požadovány v příštím okamžiku.
• Uživatelské ovládání. Pokročilejší modely pevných disků umožňují uživateli ovládat operace prováděné v mezipaměti. Například: deaktivace mezipaměti, nastavení velikosti segmentů, přepnutí funkce adaptivní segmentace nebo zakázání předběžného načítání.

Díky tomu má zařízení více vyrovnávací paměti

Nyní zjistíme, jakými kapacitami jsou vybaveny a co poskytuje mezipaměť na pevném disku.

Nejčastěji se můžete setkat s pevnými disky s velikostí mezipaměti 32 a 64 MB. Ale zbylo i 8 a 16 MB. Nedávno začali vyrábět pouze 32 a 64 MB. Výrazný zlom ve výkonu nastal, když se místo 8 MB začalo používat 16 MB. A mezi mezipamětí 16 a 32 MB již není žádný významný rozdíl, stejně jako mezi 32 a 64.

Běžný uživatel počítače nepozná rozdíl ve výkonu pevných disků s 32 a 64 MB cache. Je však třeba poznamenat, že mezipaměť pravidelně zažívá značné zatížení, takže je lepší zakoupit pevný disk s vyšší kapacitou mezipaměti, pokud máte finanční příležitost.

Hlavní výhody mezipaměti

Mezipaměť má mnoho výhod. Budeme zvažovat pouze ty hlavní:

Nevýhody mezipaměti

1. Rychlost pevného disku se nezvýší, pokud jsou data na disky zapisována náhodně. To znemožňuje předběžné načítání informací. Tomuto problému lze částečně předejít, pokud jej budete pravidelně defragmentovat.
2. Vyrovnávací paměť je k ničemu při čtení souborů větších, než se vejdou do mezipaměti. Takže při přístupu k souboru o velikosti 100 MB bude 64 MB cache zbytečná.

Další informace

Nyní znáte pevný disk a jeho vliv. Co ještě potřebujete vědět? V současné době existuje nový typ disku – SSD (solid state). Místo diskových ploten používají synchronní paměť, jako jsou flash disky. Takové disky jsou desítkykrát rychlejší než klasické pevné disky, takže mít mezipaměť je zbytečné. Ale takové pohony mají také své nevýhody. Za prvé, cena takových zařízení roste úměrně s objemem. Za druhé, mají omezenou dobu cyklu pro přepisování paměťových buněk.

Existují také hybridní disky: SSD s běžným pevným diskem. Výhodou je poměr vysoké provozní rychlosti a velkého objemu uložených informací s relativně nízkou cenou.

Hned chci říct, že to není jen můj názor nebo se mi zdá, že přídavná cache zrychluje disk, to je vlastně tak (ne nadarmo to používám už asi dva roky ). Ale nejdřív. Za prvé, pevný disk není ve skutečnosti zrychlen, jde pouze o to, že proces práce systému Windows se systémem souborů je optimalizován na maximum.

Cache je cache. Vkládají se do něj data, která jste v poslední době použili, programy, které aktivně pracují se soubory – ve většině případů je zapisují do mezipaměti a on je v určitém intervalu vysype na pevný disk. Tento proces v nové verzi softwaru již není zabugovaný, to znamená, že vše probíhá hladce (při použití režimu Idle-Flush).

O nástroji PrimoCache

Proto mluvím o této utilitě, mimochodem se jmenuje PrimoCache, a používám ji od její první verze a dnes je již velmi vylepšená.

Toto řešení softwarové mezipaměti je opět ve formě ovladače. Samotná mezipaměť je vytvořena z RAM, to znamená, že k jejímu vytvoření musíte mít hodně, no, alespoň 4-8 GB.

Program NENÍ zdarma, ale můžete jej používat po dobu 60 dní zdarma, ale pro ty, kterým je opravdu velmi užitečný, toto omezení obejdou, aniž by hackli samotný program

Nevím, zda se tato mezipaměť vyplatí nainstalovat, aby se zlepšil výkon hry - tady nevím, protože načetli data do RAM a pracovali s nimi. To je to, čeho jsem si ve hře všiml: poprvé se herní úroveň načetla jako obvykle a po půl hodině hraní se zdálo, že vše funguje rychleji a bylo vylosováno. Ale souborový systém má na hru obecně malý vliv, ve hře je důležitá především grafická karta.

Vlastnosti programu PrimoCache

Obecně to nebudu dlouho popisovat, ale napíšu všechny funkce programu ve formě seznamu, myslím, že to bude pohodlnější.

• Jak jsem již psal, k práci potřebujete nějakou volnou RAM, alespoň 1-2 GB. To vám umožní uvolnit špičkové krátkodobé zatížení pevného disku, například jedním z takových zatížení může být otevření hromady karet v prohlížeči. co se to všechno děje? Každá karta je stránka a obsahuje obrázky, skripty a některé další prvky. Téměř všechny prohlížeče to ukládají do mezipaměti, takže se to všechno zapisuje na pevný disk, a to jsou všechno malé soubory (!), a tak spousta záložek vytváří proces zápisu velkého množství malých souborů na disk! Když je k dispozici mezipaměť PrimoCache, přebírá celé zatížení na sebe a rychlost paměti RAM je mnohem vyšší než u pevného disku, v důsledku toho prohlížeč pracuje o něco rychleji.
• Ohledně ukládání do mezipaměti Windows. Ano, nehádám se, také se dobře ukládá do mezipaměti, ale dělá to mnohem jednodušeji - jednoduše ukládáním souborů do mezipaměti! A PrimoCache ukládá bloky souborů do mezipaměti a je mu jedno, jaké bloky to jsou – jen nějaký program nebo systémová data/knihovny.
• Existuje riziko ztráty dat, ale nové verze PrimoCache mají operační algoritmus, ve kterém budou data ztracena v klidovém režimu a postupně. Pokud ale nastavíte interval např. 4 sekundy, tak se data vynulují prakticky okamžitě a bez zásahu do jiných programů pracujících s diskem. Obecně jsem nikdy neměl situaci, kdy bych ztratil data, ačkoliv utilitu používám asi dva roky.
• Další výhodou takové cache je, že pokud systém s takovou cache běží delší dobu, tak všechna hlavní data již budou cacheována. Pokud potřebujete otevřít program, který jste NEOTEVŘELI a samozřejmě NENÍ v mezipaměti, otevře se RYCHLEJI, protože tento proces nebude narušovat žádný přístup na disk, protože všechny budou uloženy do mezipaměti.
• Ovladač programu (to je hlavní mechanismus) vůbec nezatěžuje procesor, bez ohledu na to, jak moc jsem testoval a kontroloval - při žádné hlasitosti není zatížení.
• Když vypnete Windows, mezipaměť se také automaticky vyprázdní na disk a teprve poté se systém vypne.
• Jako mezipaměť můžete také použít SSD disk, což je dokonce plus, protože v režimu neustálého měkkého resetu můžete použít nějaký levný SSD a poté jej vyměnit, pokud se něco stane. SSD jsou ale levnější a mají větší kapacitu než RAM a zároveň je zde dostatečná kapacita na vyrovnávací paměť téměř všeho, co každý den používáte. Pokud používáte například 128 GB SSD cache, pak obecně málokdy zaznamenáte rychlost souborového systému srovnatelnou s pevným diskem.
• Program funguje stabilně - nenašel jsem vůbec žádné závady, to znamená, že nedošlo k zamrznutí ani v první verzi nástroje.
• Ti, kteří často pracují s virtuálními stroji, jako já, opravdu ocení efekt PrimoCache, který bude také ukládat do mezipaměti bloky virtuálních pevných disků, což zase velmi zrychluje souborový systém virtuálního stroje (osobně používám VMware, ale myslím, že ve VirtualBoxu se také zrychlí). Mimochodem, s takovou mezipamětí přejde virtuální stroj okamžitě do režimu spánku.
• Efekt je také velmi patrný při instalaci programů. Jakýkoli program, zejména těžký s mnoha instalačními soubory a složkami, se s takovou mezipamětí nainstaluje mnohem rychleji než bez ní (opět se během instalace zapisuje na disk spousta malých souborů!). Osobně jsem to testoval na kancelářském balíku od Microsoftu a OpenOffice.

No, to je asi vše, napíšu znovu, nepropaguji program, jen se mi osobně ukázal jako velmi užitečný.

Instalace PrimoCache

Zdá se, že vše, co potřebujete, je již napsáno a můžete začít instalovat, zde není nic složitého, přejděte na tuto stránku a odtud si stáhněte nejnovější verzi super programu pro zrychlení pevného disku.

Naše verze je v2.2.0, vybereme Desktop Edition, není téměř žádný rozdíl od verze serveru, tam je pouze v mezipaměti, která je vytvořena buď pro všechny oddíly, nebo pro jeden, abych byl upřímný, já ne pamatujte, že serverová verze je lepší používat na serverech No, ještě jedna věc. Jeden rozdíl je v podpoře, serverovna, jak jsem to pochopil, má jinou úroveň podpory a také úplně jinou cenu za licenci.

Obecně jsme rozbalili archiv s nástrojem a spustili jej. Jako obvykle klikněte na Další, poté přijměte licenční smlouvu, Znovu znovu neměňte instalační cestu bez důvodu:

Dobře, znovu Další Obecně platí, že byste s instalací neměli mít žádné problémy, vše je velmi jednoduché. Ještě jsem nenapsal další program v angličtině, ale ujišťuji vás, že na to bez problémů přijdete! Nějak jsem na to přišel, i když neumím dobře anglicky

Po instalaci programu budete muset restartovat.

Obecně jsem restartoval, pravděpodobně jste udělali totéž, nebo čtěte dále, obecně neexistují žádné problémy - vše funguje, ovladač již funguje, ale mezipaměť pro pevný disk je stále třeba nakonfigurovat.

Na ploše bude zástupce PrimoCache, spusťte jej a uvidíte toto rozhraní programu:

V horní části tlačítka a ve spodní části se zobrazí pracovní stav. Pro vytvoření cache je potřeba kliknout na první horní tlačítko se zeleným znaménkem plus.

Nyní vytvoříme mezipaměť, v počítači mám 2 GB RAM, což není tolik, ale každá mezipaměť, i když nezrychluje pevný disk, rozhodně prodlouží jeho životnost a eliminuje mnoho podobných požadavků na něj .

Takže první věc, kterou potřebujete, je uvést, pro který disk chcete vytvořit mezipaměť. Okamžitě řeknu, že se nemusíte obtěžovat a vybírat všechny disky - to znamená, zaškrtněte hlavní zaškrtávací políčka všude, přímo zde:

Pokud tam máte několik pevných disků, bude tam několik zaškrtávacích políček

Vyberte disky a klikněte na Další. Zde je třeba zvolit strategii – tedy jaký režim mezipaměti pro pevný disk chcete? Dovolte mi uvést, jaké mohou být.

Klikněte na Další, nyní se otevře hlavní okno nastavení. Nyní se podívejme, než to nastavíme, pojďme si to trochu zjistit - kolik paměti by mělo být přiděleno pro takovou mezipaměť pevného disku?

• Pokud máte moderní verzi Windows, a tím myslím sedm, osm nebo deset, tak to zvažujeme takto. Samotnému systému Windows přidělujeme alespoň 1 GB, pokud máte programy náročné na zdroje, mohou také vyžadovat 1–2 GB paměti RAM. Pokud máte např. 8 GB, tak můžete dát 2 GB nebo i 4 GB na cache, podle toho, co na počítači děláte.
• Pokud máš Windows XP, tak na něj a všechny programy podle mě stačí 2 GB a zbytek jde hodit do cache. V žádném případě se nepokoušejte nastavit velikost, kterou program neumožňuje, to jednoduše povede k divokým brzdám, protože swapování začne aktivně fungovat - tedy odkládací soubor (kvůli nedostatku RAM).
• Udělejte to - spusťte počítač, povolte všechny potřebné programy a poté nastavte mezipaměť z paměti, která zůstane.
• Osobně mám 8 GB RAM a 4 GB jsem z toho přidělil pro mezipaměť, protože je pro mě důležitý rychlý provoz virtuálního stroje a neprovozuji nic náročného na zdroje, jako je kancelář.

Obecně můžete bezpečně experimentovat i minimální mezipaměť pro tu tvrdou bude velmi užitečná, protože bude pro ni jednodušší.

Jak jste již pochopili, mezipaměť se nastavuje zde:

Nyní nastavení vpravo, tam bude něco jako Velikost bloku, je potřeba to nastavit na stejnou jako váš pevný disk, tedy myslím velikost clusteru. Pokud nevíte jaký, nevadí, tento krok přeskočte, protože po spuštění cache se objeví informace o tom, jaký máte cluster a pak to můžete změnit.

Cache Strategy je volba strategie, ale již jsme zvolili a nedoporučuji používat jiný typ, pravděpodobně pro vás nebude efektivnější.

Povolit možnost Odložit zápis. Toto je velmi, velmi důležitá možnost, zde určíte, po kolika sekundách se mezipaměť resetuje na pevný disk, výchozí hodnota je 10 sekund, tuto dobu můžete ponechat, nebo ji můžete z bezpečnostních důvodů nastavit méně. Mám 8 sekund.

Nyní proti této volbě bude tlačítko, to znamená pro způsob vyřazení dat, zde je toto tlačítko:

Je zde nabídka Write Mode, ve které je pět režimů, můžete s nimi experimentovat, nebo si rovnou nastavit ten, který doporučuji – to je Idle-Flush. V tomto režimu se budou data stahovat v době, kdy disk není ničím zvlášť vytížen a zároveň se nebudou stahovat plnou rychlostí, aby nedošlo k ucpání rychlosti samotného disku. Typ Native je prostě čistý režim, to znamená, že data budou jednoduše zaznamenána po každém časovém období, které určíte. Je tam i Intelligent mode, taky jsem to zkoušel a možná tam budou i systémové brzdy, obecně se mi líbil jen Idle-Flush.

Proč by ale mohl systém v některých režimech brzdit? Faktem je, že když přijde čas na výpis dat, PrimoCache je zapíše na disk maximální rychlostí. A to může hloupě ucpat disk a v tuto chvíli to bude fungovat velmi pomalu, tato doba bude samozřejmě velmi krátká, ale přesto to byl hlavní problém první verze programu a pak byl opraven.

Další nezbytnou možností je Free Cache on Written - vymazání mezipaměti, která byla obsazena daty k zápisu. To znamená, že data, která byla zapsána do mezipaměti a poté na fyzický disk, již budou v mezipaměti odstraněna, protože to prostě není potřeba. To neplatí pro čtená data. Je lepší povolit toto zaškrtávací políčko.

Možnost Flush on Sleep je nutná k vyprázdnění mezipaměti před přechodem do režimu spánku.

Nechybí ani možnost Prefetch Last Cache, takže data, která tam byla při vypnutí Windows, se pak automaticky vloží do mezipaměti při jeho zapnutí. Na jednu stranu je tato možnost užitečná, ale na druhou, když se Windows spustí, už něco načte, zapne, obecně a zároveň bude stále fungovat mezipaměť, která případně obnoví polovypršenou nebo prostě irelevantní data do mezipaměti. Osobně jsem tuto možnost nepovolil, můžete to zkusit

Obecně jsem vytvořil mezipaměť 256 MB, to je také dobré, v každém případě LEPŠÍ než ji nemít, zvláště pokud máte starý pevný disk jako já, ten můj je už deset let starý

Nyní můžete dvakrát kliknout na mezipaměť a nastavit velikost clusteru na velikost vašeho pevného disku (to je to, co je zobrazeno naproti oddílu v již vytvořené mezipaměti!), tedy v mém případě 4 KB.

Ve spodní části programu můžete vidět statistiky výkonu, důležité jsou především dva parametry:

• Deferred Blocks, zde bude uveden počet bloků, které jsou v mezipaměti a které ještě nejsou na pevném disku, ale po jejich zapsání se počet sníží na nulu.
• Volná mezipaměť – kolik máte volné mezipaměti, to znamená, že můžete přibližně pochopit, kolik dat je již uloženo v mezipaměti.

Ostatní parametry už nejsou tak důležité, nejdůležitější je, že těch Deferred Blocks není moc, tím chci říct, že zadaný interval je dostatečný na to, aby se tam data pravidelně házela. Abyste nic neztratili, nikdy nevíte, jestli zhasnou světla nebo zamrzne Windows, no, možností může být mnoho. Pokud máte UPS, pak je to obecně skvělé, můžete jej nainstalovat alespoň na minutu. Ale mám UPS, ale stále stojí 8 sekund

V horní části bude tlačítko pro další nastavení:

Můžete povolit volbu Spustit aplikaci PrimoCache GUI při startu Windows - takže po zapnutí Windows se program spouští s již otevřeným hlavním oknem statistiky a také by vás mohla zajímat možnost Minimalizovat do systémové lišty při zavření - tzn. že když je hlavní okno zavřené, jde to na lištu a já tam seděl se svou ikonou Je lepší se nedotýkat zbývajících možností.

A teď o jedné věci, nedoporučuji používat režim spánku s takovou mezipamětí, stále nevím, jak stabilně to bude všechno fungovat, osobně jsem režim spánku nikdy nepoužíval. Můžete experimentovat s možností preload, pokud máte notebook a jen surfujete po internetu, používáte prohlížeče, pak je docela možné, že tato možnost bude pro vás nezbytná. Zapnuli jste notebook, načetli se Windows a brzy jsou všechna data v mezipaměti. Všechny vaše prohlížeče se otevřou okamžitě, stejně jako ostatní vaše programy.

No a také, pokud máte hodně velkou cache, třeba 8 GB, tak je lepší neriskovat a nastavit si malý interval ukládání dat, třeba deset sekund. Pro spolehlivý provoz při použití dlouhé doby zpoždění musí Defer-Write pro stolní počítač používat UPS k ochraně před ztrátou dat v případě náhlého výpadku proudu!

No a to je vše, doufám, že vás článek zaujal a byl užitečný a možná jste vyřešili problém, jak alespoň trochu zrychlit pevný disk

15.01.2016

Dovolte mi připomenout, že obslužný program Seagate SeaTools Enterprise umožňuje uživateli spravovat zásady ukládání do mezipaměti a zejména přepínat nejnovější disky SCSI Seagate mezi dvěma různými modely ukládání do mezipaměti – Desktop Mode a Server Mode. Tato položka v nabídce SeaTools se nazývá Performance Mode (PM) a může nabývat dvou hodnot – On (Desktop Mode) a Off (Server Mode). Rozdíly mezi těmito dvěma režimy jsou čistě softwarové – v případě Desktop Mode je mezipaměť pevného disku rozdělena na pevný počet segmentů konstantní (stejné) velikosti a ty pak slouží k ukládání do mezipaměti přístupů pro čtení a zápis. Navíc v samostatné položce nabídky může uživatel dokonce sám přiřadit počet segmentů (spravovat segmentaci mezipaměti): například místo výchozích 32 segmentů zadejte jinou hodnotu (v tomto případě se objem každého segmentu sníží proporcionálně).

V případě Server Mode lze segmenty vyrovnávací paměti (disk cache) dynamicky (znovu) přiřazovat a měnit jejich velikost a počet. Samotný mikroprocesor (a firmware) disku dynamicky optimalizuje počet (a kapacitu) segmentů vyrovnávací paměti v závislosti na příkazech přijatých k provedení na disku.

Poté jsme byli schopni zjistit, že použití nových disků Seagate Cheetah v režimu „Desktop“ (s pevnou výchozí segmentací 32 segmentů) namísto výchozího „Serveru“ s dynamickou segmentací může mírně zvýšit výkon disku v řadě typičtějších úloh. pro stolní počítač nebo mediální servery. Navíc tento nárůst může někdy dosáhnout 30-100% (!) v závislosti na typu úlohy a modelu disku, i když v průměru se odhaduje na 30%, což, jak vidíte, také není špatné. Mezi takové úkoly patří rutinní práce na stolním PC (WinBench, PCmark, H2bench testy), čtení a kopírování souborů, defragmentace. Přitom v čistě serverových aplikacích výkon disků téměř neklesá (pokud poklesne, je to nevýznamné). Znatelný zisk z používání Desktop Mode jsme však mohli pozorovat pouze na disku Cheetah 10K.7, zatímco jeho starší sestra Cheetah 15K.4 se ukázala být téměř lhostejná, v jakém režimu pracovat na desktopových aplikacích.

Ve snaze dále porozumět tomu, jak segmentace mezipaměti těchto pevných disků ovlivňuje výkon v různých aplikacích a které režimy segmentace (kolik paměťových segmentů) jsou výhodnější při provádění určitých úkolů, jsem zkoumal vliv počtu segmentů mezipaměti na výkon Seagate Cheetah drive 15K.4 v širokém rozsahu hodnot - od 4 do 128 segmentů (4, 8, 16, 32, 64 a 128). Výsledky těchto studií jsou uvedeny v této části přehledu. Rád bych zdůraznil, že tyto výsledky jsou zajímavé nejen pro tento model disku (nebo disky Seagate SCSI obecně) - segmentace mezipaměti a výběr počtu segmentů je jednou z hlavních oblastí optimalizace firmwaru, včetně stolních disků s ATA rozhraní, které jsou nyní také vybaveny hlavně 8 MB vyrovnávací paměti. Proto jsou výsledky výkonu disku popsané v tomto článku v různých úlohách v závislosti na segmentaci jeho mezipaměti také relevantní pro odvětví stolních disků ATA. A protože metodika testu byla popsána v prvním díle, přejděme přímo k samotným výsledkům.

Než však přejdeme k diskusi o výsledcích, podívejme se blíže na návrh a fungování segmentů mezipaměti disku Seagate Cheetah 15K.4, abychom lépe porozuměli tomu, o čem mluvíme. Z osmi megabajtů pro samotnou vyrovnávací paměť (tedy pro operace mezipaměti) je zde k dispozici 7077 KB (zbytek je oblast služeb). Tato oblast je rozdělena na logické segmenty (Mode Select Page 08h, byte 13), které se používají pro čtení a zápis dat (pro provádění funkcí načítání z ploten a líných zápisů na povrch disku). Pro přístup k datům na magnetických deskách využívají segmenty logické adresování pohonných bloků. Disky této řady podporují maximálně 64 segmentů mezipaměti, přičemž délka každého segmentu se rovná celému počtu sektorů disku. Množství dostupné vyrovnávací paměti je zjevně rozděleno rovnoměrně mezi segmenty, takže pokud existuje řekněme 32 segmentů, pak velikost každého segmentu je přibližně 220 KB. S dynamickou segmentací (v režimu PM=off) může pevný disk automaticky měnit počet segmentů v závislosti na toku příkazů z hostitele.

Serverové a desktopové aplikace vyžadují pro optimální výkon různé operace mezipaměti od disků, takže je obtížné poskytnout jedinou konfiguraci, která by tyto úkoly nejlépe prováděla. Podle Seagate desktopové aplikace vyžadují, aby byla mezipaměť nakonfigurována tak, aby rychle reagovala na opakované požadavky na velké množství malých segmentů dat bez zpoždění předčítání sousedních segmentů. Na druhou stranu v aplikacích na straně serveru musí být mezipaměť nakonfigurována tak, aby pojala velké objemy sekvenčních dat v neopakujících se požadavcích. V tomto případě je důležitější schopnost mezipaměti uložit více dat ze souvislých segmentů při čtení dopředu. Proto pro režim Desktop výrobce doporučuje použít 32 segmentů (starší verze Cheetah používaly 16 segmentů) a pro režim Server začíná adaptivní počet segmentů pouze od tří pro celou mezipaměť, i když se může během provozu zvýšit. V našich experimentech ohledně vlivu počtu segmentů na výkon v různých aplikacích se omezíme na rozsah od 4 segmentů do 64 segmentů a jako test „proběhneme“ disk také se 128 segmenty nainstalovanými v SeaTools. Enterprise program (program neuvádí, že tento počet segmentů na tomto disku není povolen).

Výsledky testu fyzikálních parametrů

Nemá smysl ukazovat lineární grafy rychlosti čtení pro různé počty segmentů mezipaměti – jsou stejné. Ale na základě testů naměřené rychlosti rozhraní Ultra320 SCSI lze pozorovat velmi zajímavý obrázek: s 64 segmenty začnou některé programy nesprávně určovat rychlost rozhraní a snižují ji o více než řád.

Podle naměřené průměrné přístupové doby se rozdíly mezi různými počty segmentů mezipaměti stávají znatelnějšími – jak se segmentace snižuje, průměrná přístupová doba pro čtení měřená pod Windows mírně narůstá a výrazně lepší odečty jsou pozorovány v režimu PM=off, i když lze tvrdit, že počet segmentů je velmi málo nebo naopak velmi velký, na základě těchto údajů je to obtížné. Je možné, že disk v tomto případě jednoduše začne ignorovat předběžné načtení při čtení, aby se zabránilo dalším prodlevám.

Můžete se pokusit posoudit efektivitu algoritmů pomalého zápisu firmwaru disku a ukládání zapsaných dat do mezipaměti ve vyrovnávací paměti jednotky podle toho, jak průměrná doba přístupu měřená operačním systémem při zápisu ve vztahu ke čtení klesá, když je povoleno ukládání do mezipaměti jednotky ( v našich testech byla vždy povolena). K tomu obvykle využíváme výsledky testu C"T H2benchW, tentokrát však obrázek doplníme testem v programu IOmeter, jehož vzory čtení a zápisu využíváme 100% náhodný přístup v blocích po 512 bajtech. s hloubkou fronty požadavků na jednotku (Samozřejmě byste si neměli myslet, že průměrná doba přístupu k zápisu ve dvou níže uvedených diagramech to skutečně odráží fyzikální vlastnosti pohonů! Jedná se pouze o programově měřený parametr pomocí testu, pomocí kterého lze posoudit efektivitu ukládání do mezipaměti zápisu do vyrovnávací paměti disku. Skutečná průměrná doba přístupu k zápisu deklarovaná výrobcem pro Cheetah 15K.4 je 4,0+2,0=6,0 ms). Mimochodem, předjímám otázky, podotýkám, že v tomto případě (to znamená, když je povolen odložený zápis na disk), jednotka hlásí hostiteli o úspěšném dokončení příkazu k zápisu (stav DOBRÝ) okamžitě, jakmile se zapisují do mezipaměti, nikoli přímo na magnetické médium. To je důvodem nižší hodnoty externě naměřené průměrné přístupové doby zápisu než u podobného parametru při čtení.

Na základě výsledků těchto testů je jasná závislost efektivity cachování náhodného záznamu malých bloků dat na počtu segmentů cache – čím více segmentů, tím lépe. Se čtyřmi segmenty účinnost prudce klesá a průměrná přístupová doba pro zápis se zvyšuje téměř na hodnoty pro čtení. A v „serverovém režimu“ se počet segmentů v tomto případě zjevně blíží 32. Případy 64 a „128“ segmentů jsou zcela totožné, což potvrzuje softwarové omezení na úrovni 64 segmentů shora.

Zajímavé je, že test IOmeter v nejjednodušších vzorech pro náhodný přístup v blocích po 512 bytech dává při zápisu přesně stejné hodnoty jako test C"T H2BenchW (s přesností doslova na setiny milisekundy), zatímco při čtení IOmeter ukázal mírně nafouknutý výsledek ve všem segmentačním rozsahu - možná 0,1-0,19 ms rozdíl oproti jiným testům doby náhodného přístupu při čtení z nějakých „vnitřních“ důvodů pro IOmetr (nebo velikost bloku 512 bajtů místo 0 bajtů, jak je pro taková měření ideálně vyžadováno). Výsledky čtení pro IOmeter se však prakticky shodují s výsledky testu disku programu AIDA32.

Výkon aplikace

Přejděme k testování výkonu disku v aplikacích. A nejprve zkusme zjistit, jak dobře jsou disky optimalizovány pro vícevláknový provoz. K tomu tradičně používám testy v programu NBench 2.4, kde se 100 MB soubory zapisují na disk a čtou z něj více vlákny současně.

Tento diagram nám umožňuje posoudit efektivitu vícevláknových algoritmů líného zápisu pro pevné disky v reálných (a nikoli syntetických, jak tomu bylo v případě diagramu s průměrnou dobou přístupu) podmínkách, kdy operační systém pracuje se soubory. Vedení obou jednotek Maxtor SCSI při nahrávání s několika simultánními streamy je nepochybné, nicméně u Chity již vidíme určité optimum v oblasti mezi 8 a 16 segmenty, přičemž při vyšších a nižších hodnotách je rychlost disku na těchto úkoly padají. V režimu Server je počet segmentů samozřejmě 32 (s dobrou přesností :)) a „128“ segmentů je ve skutečnosti 64.

Pokud jde o vícevláknové čtení, situace u disků Seagate se ve srovnání s disky Maxtor jednoznačně zlepšuje. Co se týče vlivu segmentace, pak stejně jako u nahrávání pozorujeme určité optimum blíže k 8 segmentům (při nahrávání to bylo blíže k 16 segmentům) a při velmi vysoké segmentaci (64) výrazně klesá rychlost disku (jako u nahrávání ). Je potěšující, že Server Mode zde „monitoruje trh hostitele“ a mění segmentaci z 32 při zápisu na ~8 při čtení.

Nyní se podívejme, jak se disky chovají ve „starých“, ale stále populárních testech Disk WinMark 99 z balíčku WinBench 99 Připomínám, že tyto testy provádíme nejen pro „začátek“, ale také pro „střed“ (v. z hlediska objemu) fyzického média pro dva systémy souborů a diagramy ukazují průměrné výsledky. Tyto testy samozřejmě nejsou „profilové“ pro disky SCSI a při prezentaci jejich výsledků zde spíše vzdáváme hold testu samotnému a těm, kteří jsou zvyklí posuzovat rychlost disku pomocí testů WinBench 99, jako „útěchu“. všimněte si, že tyto testy nám s jistou mírou jistoty ukážou, jaký je výkon těchto podnikových disků při provádění úloh typičtějších pro stolní počítač.

Je zřejmé, že i zde existuje optimální segmentace a s malým počtem segmentů vypadá disk nevýrazně a s 32 segmenty vypadá nejlépe (možná proto vývojáři Seagate „posunuli“ výchozí nastavení režimu plochy z 16 na 32 segmentů ). Pro serverový režim v kancelářských (obchodních) úlohách však není segmentace zcela optimální, zatímco u profesionální (high-end) produktivity je segmentace více než optimalizovaná a znatelně překonává i optimální „trvalou“ segmentaci. Zdá se, že právě během provádění testu se mění v závislosti na toku příkazů a díky tomu je dosaženo zvýšení celkového výkonu.

Bohužel taková optimalizace „během testu“ není pozorována u novějších „track“ komplexních testů hodnotících výkon „desktopových“ disků v balíčcích PCMakr04 a C"T H2BenchW.

Na obou (nebo spíše na 10 různých) „skladbách aktivity“ je inteligence režimu serveru znatelně nižší než optimální konstantní segmentace, která je pro PCmark04 přibližně 8 segmentů a pro H2benchW - 16 segmentů.

U obou těchto testů se 4 segmenty mezipaměti ukazují jako velmi nežádoucí a 64 také, a je těžké říci, který z nich v tomto případě při volbě Server Mode více tíhne.

Oproti těmto samozřejmě stále syntetickým (byť velmi podobným realitě) testům - zcela „reálnému“ testu rychlosti disku s dočasným souborem programu Adobe Photoshop. Zde je situace mnohem transparentnější – čím více segmentů, tím lépe! A Server Mode to téměř „chytil“, když pro svou práci použil 32 segmentů (ačkoli 64 by bylo o něco lepší).

Testy v Intel Iometer

Přejděme k úlohám, které jsou typičtější pro profily využití disku SCSI - provoz různých serverů (Databáze, souborový server, webový server) a pracovní stanice podle odpovídajících vzorů v programu Intel IOmeter verze 2003.5.10.

Maxtor je nejúspěšnější v simulaci databázového serveru a pro Seagate je nejziskovější použití Server Mode, i když v podstatě druhý se velmi blíží 32 trvalým segmentům (každý asi 220 kB). Menší či větší segmentace v tomto případě dopadá hůře. Tento vzor je však z hlediska typu požadavků příliš jednoduchý – podívejme se, co se stane u složitějších vzorů.

Při simulaci souborového serveru opět vede adaptivní segmentace, i když zpoždění za ní o 16 stálých segmentů je zanedbatelné (32 segmentů je zde o něco horší, i když také docela hodné). Při malé segmentaci je zhoršení pozorováno u velké fronty příkazů a u příliš velké fronty (64) je jakákoli fronta obecně kontraindikována - v tomto případě se zdá, že velikost sektorů mezipaměti je příliš malá (méně než 111 KB, tedy pouze 220 bloků na médiu) pro efektivní ukládání přijatelných objemů dat do mezipaměti.

A konečně, pro webový server vidíme ještě zajímavější obrázek - s frontou bez jediného příkazu je režim serveru ekvivalentní kdokolivúroveň segmentace, kromě 64, i když na jediné úrovni je o něco lepší než všichni ostatní.

V důsledku výše uvedeného geometrického průměrování zatížení serveru podle vzorů a front požadavků (bez váhových koeficientů) jsme zjistili, že adaptivní sharding je pro takové úlohy nejlepší, ačkoli 32 konstantních segmentů mírně zaostává a 16 segmentů také vypadá celkově dobře. Obecně je volba Seagate celkem pochopitelná.

Pokud jde o vzor „pracovní stanice“, režim Server je zde jednoznačně nejlepší.

A optimum pro konstantní segmentaci je na úrovni 16 segmentů.

Nyní - naše vzory pro IOmeter, které jsou svým účelem blíže stolním počítačům, i když rozhodně ukazují na podnikové disky, protože i v „hluboce profesionálních“ systémech pevné disky čtou a zapisují velké a malé soubory lví podíl času, a také někdy kopírovat soubory. A protože povaha volání v těchto vzorech v těchto vzorech v testu IOmeter (na náhodných adresách v rámci celého svazku disku) je typičtější pro systémy třídy serverů, význam těchto vzorů pro studované disky je vyšší.

Čtení velkých souborů je opět lepší v Server Mode, s výjimkou nepochopitelného selhání na QD=4. Při těchto operacích je však jednoznačně výhodnější malý počet velkých segmentů než disk (což je v zásadě předvídatelné a je ve výborné shodě s výsledky pro vícevláknové čtení souborů, viz výše).

Sporadický záznam velké soubory jsou naopak pro inteligenci Server Mode stále příliš tvrdé a zde je výhodnější mít konstantní segmentaci na úrovni 8-16 segmentů, jako u vícevláknového nahrávání souborů, viz výše. Samostatně poznamenáváme, že velká segmentace mezipaměti - na úrovni 64 segmentů - je při těchto operacích extrémně škodlivá. Je však užitečné pro operace čtení malých souborů s velkou frontou požadavků:

Myslím, že to je to, co Server Mode používá k výběru adaptivního režimu - jejich grafy jsou velmi podobné.

Zároveň při zápisu malých souborů na náhodné adresy 64 segmentů opět selže a Server Mode je zde horší než konstantní segmentace s úrovní 8-16 segmentů na mezipaměť, ačkoli jsou viditelné snahy Server Mode používat optimální nastavení (pouze s 32-64 segmenty na frontu se stalo 64 smůly ;)).

Kopírování velkých souborů je jasným selháním režimu Server! Zde je jednoznačně výhodnější segmentovat s úrovní 16 (to je optimální, protože 8 a 32 jsou horší ve frontě 4).

Co se týče kopírování malých souborů, 8-16-32 segmentů je zde téměř ekvivalentních, překonává 64 segmentů (kupodivu) a Server Mode je trochu divný.

Na základě výsledků geometrického průměrování dat pro náhodné čtení, zápis a kopírování velkých a malých souborů zjistíme, že nejlepšího průměrného výsledku dosáhneme konstantní segmentací s úrovní pouze 4 segmenty na cache (tedy velikosti segmentů více než 1,5 MB!), zatímco 8 a 16 segmentů jsou přibližně ekvivalentní a téměř nezaostávají za 4 segmenty, ale 64 segmentů je jednoznačně kontraindikováno. Adaptivní serverový režim byl v průměru jen mírně horší než konstantní segmentace – ztrátu jednoho procenta lze jen stěží považovat za znatelnou.

Zbývá poznamenat, že při simulaci defragmentace sledujeme přibližně stejnou úroveň všech úrovní konstantní segmentace a mírnou výhodu Server Mode (o stejné 1 %).

A ve vzoru streamování čtení-zápisu ve velkých a malých blocích je o něco výhodnější použít malý počet segmentů, i když opět rozdíly ve výkonu konfigurací vyrovnávací paměti jsou zde kupodivu homeopatické.

Závěry

Po provedení podrobnější studie vlivu segmentace mezipaměti na výkon disku Seagate Cheetah 15K.4 v různých úlohách v druhé části naší recenze bych rád poznamenal, že ne bez důvodu vývojáři nazval režimy mezipaměti tak, jak je nazývali: v režimu serveru je segmentace skutečně často přizpůsobenou vyrovnávací pamětí pro prováděnou úlohu, což někdy vede k velmi dobrým výsledkům – zejména při provádění „těžkých“ úloh, včetně vzorů serverů v Intel IOmeter a test High-End Disk WinMark 99 a náhodné čtení malých bloků na disku... Často se však výběr úrovně segmentace mezipaměti v režimu Server ukáže jako neoptimální (a vyžaduje další práci na zlepšení kritérií pro analýzu tok příkazů hostitele) a poté se objeví režim Desktop s pevnou segmentací na úrovni 8, 16 nebo 32 segmentů na mezipaměť. Navíc, v závislosti na typu úlohy, někdy je výhodnější použít 16 a 32 a někdy - 8 nebo pouze 4 paměťové segmenty! Mezi posledně jmenované patří vícevláknové čtení a zápis (náhodné i sekvenční), testy „track“ jako PCMark04 a úlohy streamování se současným čtením a zápisem. Přestože „syntetika“ pro přístup s náhodným zápisem jasně ukazuje, že účinnost zpožděného zápisu (na náhodné adresy) výrazně klesá s poklesem počtu segmentů. To znamená, že existuje boj mezi dvěma trendy - a proto je v průměru efektivnější použít 16 nebo 32 segmentů na 8 MB vyrovnávací paměti. Při zdvojnásobení velikosti vyrovnávací paměti lze předvídat, že je výhodnější udržet počet segmentů na 16-32, ale proporcionálním zvýšením kapacity každého segmentu se může průměrný výkon disku výrazně zvýšit. Zdá se, že i segmentace mezipaměti s 64 segmenty, která je v současné době ve většině úloh neúčinná, se může ukázat jako velmi užitečná, když se velikost vyrovnávací paměti zdvojnásobí, zatímco použití 4 nebo dokonce 8 segmentů v tomto případě bude neúčinné. Tyto závěry však také silně závisí na tom, jaké bloky operační systém a aplikace preferují pro práci s jednotkou a jaká velikost souborů se používá. Je docela možné, že při změně prostředí se optimální segmentace mezipaměti může posunout jedním nebo druhým směrem. Přejeme společnosti Seagate úspěch při optimalizaci „inteligence“ režimu Server, který do určité míry může tuto „závislost na systému“ a „závislost na úkolu“ vyhladit tím, že se naučí, jak nejlépe vybrat nejoptimálnější segmentaci v závislosti na toku. hostitelských příkazů.

Pevný disk (pevný disk, HDD) je jednou z velmi důležitých součástí počítače. Koneckonců, pokud se porouchá procesor, grafická karta atd. Litujete pouze ztráty peněz na nový nákup, pokud se vám porouchá pevný disk, riskujete ztrátu nenávratně důležitých dat. Rychlost počítače jako celku také závisí na pevném disku. Pojďme zjistit, jak vybrat správný pevný disk.

Úlohy pevného disku

Úkolem pevného disku uvnitř počítače je velmi rychle ukládat a získávat informace. Pevný disk je úžasný vynález počítačového průmyslu. S využitím fyzikálních zákonů uchovává toto malé zařízení téměř neomezené množství informací.

Typ pevného disku

IDE - pro připojení ke starým základním deskám se používají zastaralé pevné disky.

SATA - nahradil IDE pevné disky a má vyšší rychlost přenosu dat.

Rozhraní SATA jsou k dispozici v různých modelech, liší se také rychlostí výměny dat a podporou různých technologií:

• SATA má přenosovou rychlost až 150 Mb/s.
• SATA II - má přenosovou rychlost až 300Mb/s
• SATA III - má přenosovou rychlost až 600Mb/s

SATA-3 se začal vyrábět nedávno, od začátku roku 2010. Při nákupu takového pevného disku je třeba věnovat pozornost roku výroby vašeho počítače (bez upgradu, pokud je nižší než toto datum, pak vám tento pevný disk nebude vyhovovat); HDD - SATA, SATA 2 mají stejné propojovací konektory a jsou vzájemně kompatibilní.

Kapacita pevného disku

Nejběžnější pevné disky používané většinou uživatelů doma mají kapacitu 250, 320, 500 gigabajtů. Je jich ještě méně, ale 120, 80 gigabajtů je čím dál vzácnější a už se vůbec neprodávají. Aby bylo možné ukládat velké množství informací, jsou k dispozici pevné disky o velikosti 1, 2 a 4 terabajty.

Rychlost pevného disku a mezipaměť

Při výběru pevného disku je důležité věnovat pozornost jeho provozní rychlosti (otáčky vřetena). Na tom bude záviset rychlost celého počítače. Běžné otáčky kotoučů jsou 5400 a 7200 ot./min.

Velikost vyrovnávací paměti (mezipaměť) je fyzická paměť pevného disku. Existuje několik velikostí takové paměti: 8, 16, 32, 64 megabajtů. Čím vyšší je rychlost paměti RAM pevného disku, tím vyšší bude rychlost přenosu dat.

Na závěr

Před nákupem zkontrolujte, který pevný disk je vhodný pro vaši základní desku: IDE, SATA nebo SATA 3. Podíváme se na charakteristiky rychlosti otáčení disku a množství vyrovnávací paměti, to jsou hlavní ukazatele, kterým je třeba věnovat pozornost. Díváme se také na výrobce a objem, který vám vyhovuje.

Přejeme příjemné nakupování!

Podělte se o svůj výběr v komentářích, pomůže to ostatním uživatelům učinit správnou volbu!



xn----8sbabec6fbqes7h.xn--p1ai

Správa systému a mnoho dalšího

Použití mezipaměti zvyšuje výkon jakéhokoli pevného disku, snižuje počet fyzických přístupů k disku a také umožňuje, aby pevný disk fungoval, i když je hostitelská sběrnice zaneprázdněna. Většina moderních disků má velikost mezipaměti 8 až 64 megabajtů. To je dokonce více než kapacita pevného disku průměrného počítače z devadesátých let minulého století.

Navzdory skutečnosti, že mezipaměť zvyšuje rychlost disku v systému, má také své nevýhody. Za prvé, mezipaměť vůbec nezrychluje disk během náhodných požadavků na informace umístěné na různých koncích plotny, protože u takových požadavků nemá smysl předběžné načítání. Také cache vůbec nepomáhá při čtení velkého množství dat, protože bývá poměrně malý, například při kopírování 80megabajtového souboru se s v naší době obvyklé 16megabajtové vyrovnávací paměti vejde do mezipaměti jen o něco méně než 20 % zkopírovaného souboru.

Navzdory skutečnosti, že mezipaměť zvyšuje rychlost disku v systému, má také své nevýhody. Za prvé, mezipaměť vůbec nezrychluje disk během náhodných požadavků na informace umístěné na různých koncích plotny, protože u takových požadavků nemá smysl předběžné načítání. Také to vůbec nepomáhá při čtení velkého množství dat, protože... je obvykle docela malý. Například při kopírování 80megabajtového souboru s dnes běžnou 16megabajtovou vyrovnávací pamětí se do mezipaměti vejde jen o něco méně než 20 % zkopírovaného souboru.

V posledních letech výrobci pevných disků výrazně zvýšili kapacitu mezipaměti svých produktů. Ještě na konci 90. let bylo 256 kilobajtů standardem pro všechny disky a pouze špičková zařízení měla 512 kilobajtovou vyrovnávací paměť. V současné době se 8 megabajtová cache stala de facto standardem pro všechny disky, zatímco nejproduktivnější modely mají kapacity 32 nebo dokonce 64 megabajtů. Existují dva důvody, proč vyrovnávací paměť disku rostla tak rychle. Jedním z nich je prudký pokles cen synchronních paměťových čipů. Druhým důvodem je přesvědčení uživatelů, že zdvojnásobení nebo dokonce čtyřnásobení velikosti mezipaměti značně ovlivní rychlost disku.

Velikost mezipaměti pevného disku samozřejmě ovlivňuje rychlost disku v operačním systému, ale ne tolik, jak si uživatelé představují. Výrobci využívají víry uživatele ve velikost cache a v reklamních brožurách hlasitě prohlašují, že velikost cache je čtyřnásobná oproti standardnímu modelu. Při porovnání stejného pevného disku s velikostí vyrovnávací paměti 16 a 64 megabajtů se však ukazuje, že zrychlení má za následek několik procent. K čemu to vede? Navíc pouze velmi velký rozdíl ve velikostech mezipaměti (například mezi 512 kilobajty a 64 megabajty) výrazně ovlivní rychlost disku. Musíte také pamatovat na to, že velikost vyrovnávací paměti pevného disku ve srovnání s pamětí počítače je poměrně malá a že k provozu disku často přispívá „softwarová“ mezipaměť, tedy mezilehlá vyrovnávací paměť organizovaná operační systém pro operace ukládání do mezipaměti se systémem souborů a umístěný v paměti počítače.

Naštěstí existuje rychlejší způsob fungování mezipaměti: počítač zapíše data na disk, ta se uloží do mezipaměti a disk okamžitě systému odpoví, že zápis byl dokončen; počítač pokračuje v práci v domnění, že mechanika dokáže zapisovat data velmi rychle, přičemž mechanika počítač „oklamala“ a pouze zapsala potřebná data do mezipaměti a teprve poté je začala zapisovat na disk. Tato technologie se nazývá ukládání zpětného zápisu do mezipaměti.

Kvůli tomuto riziku některé pracovní stanice neukládají do mezipaměti vůbec. Moderní jednotky umožňují zakázat režim ukládání do mezipaměti. To je důležité zejména v aplikacích, kde je přesnost dat velmi kritická. Protože Tento typ ukládání do mezipaměti výrazně zvyšuje rychlost disku, obvykle se však uchýlí k jiným metodám, které snižují riziko ztráty dat v důsledku výpadku napájení. Nejběžnější metodou je připojení počítače k ​​nepřerušitelnému zdroji napájení. Všechny moderní disky mají navíc funkci „vyprázdnění mezipaměti pro zápis“, která nutí disk zapisovat data z mezipaměti na povrch, ale systém musí tento příkaz provést naslepo, protože stále neví, zda jsou v mezipaměti data nebo ne. Pokaždé, když je napájení vypnuto, moderní operační systémy pošlou tento příkaz na pevný disk, poté je odeslán příkaz k zaparkování hlav (ačkoli tento příkaz nebylo možné odeslat, protože každý moderní disk automaticky zaparkuje hlavy, když napětí klesne pod maximální přípustná úroveň ) a teprve poté se počítač vypne. To zaručuje bezpečnost uživatelských dat a správné vypnutí pevného disku.

sysadminstvo.ru

Mezipaměť pevného disku

05.09.2005

Všechny moderní disky mají vestavěnou mezipaměť, nazývanou také vyrovnávací paměť. Účel této mezipaměti je odlišný od mezipaměti procesoru. Funkce mezipaměti je ukládat do vyrovnávací paměti mezi rychlými a pomalými zařízeními. V případě pevných disků se mezipaměť používá k dočasnému uložení výsledků posledního čtení z disku a také k předběžnému načtení informací, které mohou být požadovány o něco později, například několik sektorů za aktuálně požadovaným sektorem.

Použití mezipaměti zvyšuje výkon jakéhokoli pevného disku, snižuje počet fyzických přístupů k disku a také umožňuje, aby pevný disk fungoval, i když je hostitelská sběrnice zaneprázdněna. Většina moderních jednotek má velikost mezipaměti 2 až 8 megabajtů. Nejpokročilejší disky SCSI však mají kapacitu mezipaměti 16 megabajtů, což je dokonce více než průměrný počítač devadesátých let minulého století.

Je třeba poznamenat, že když někdo mluví o diskové mezipaměti, nejčastěji tím myslí ne přesně mezipaměť pevného disku, ale určitou vyrovnávací paměť přidělenou operačním systémem pro urychlení postupů čtení a zápisu v tomto konkrétním operačním systému.

Důvodem, proč je mezipaměť pevného disku tak důležitá, je velký rozdíl mezi rychlostí samotného pevného disku a rychlostí rozhraní pevného disku. Při hledání sektoru, který potřebujeme, uběhnou celé milisekundy, protože Čas se stráví pohybem hlavy a čekáním na požadovaný sektor. V moderních osobních počítačích je i jedna milisekunda hodně. Na typickém IDE/ATA disku je čas potřebný k přenosu 16kilobajtového bloku dat z mezipaměti do počítače asi stokrát rychlejší než čas potřebný k jeho nalezení a přečtení z povrchu. To je důvod, proč mají všechny pevné disky interní mezipaměť.

Jiná situace je zápis dat na disk. Předpokládejme, že potřebujeme zapsat stejný 16-kilobajtový datový blok s mezipamětí. Pevný disk tento blok dat okamžitě přenese do vnitřní mezipaměti a hlásí systému, že je opět volný pro požadavky, přičemž současně zapisuje data na povrch magnetických disků. V případě sekvenčního čtení sektorů z povrchu už cache nehraje velkou roli, protože Rychlosti sekvenčního čtení a rychlosti rozhraní jsou v tomto případě přibližně stejné.

Obecné pojmy činnosti mezipaměti pevného disku

Nejjednodušším principem činnosti cache je ukládat data nejen požadovaného sektoru, ale i několika sektorů za ním. Čtení z pevného disku zpravidla neprobíhá v blocích po 512 bajtech, ale v blocích po 4096 bajtech (shluk, i když velikost clusteru se může lišit). Cache je rozdělena na segmenty, z nichž každý může uložit jeden blok dat. Když dojde k požadavku na pevný disk, řadič disku nejprve zkontroluje, zda jsou požadovaná data v mezipaměti, a pokud ano, okamžitě je předá počítači, aniž by fyzicky přistupovala k povrchu. Pokud v mezipaměti nebyla žádná data, jsou nejprve přečtena a vložena do mezipaměti a teprve poté jsou přenesena do počítače. Protože Velikost mezipaměti je omezená. Obvykle je nejstarší kus nahrazen novým. Toto se nazývá kruhová vyrovnávací paměť nebo kruhová mezipaměť.

Pro zvýšení výkonu disku přišli výrobci s několika způsoby zvýšení provozní rychlosti pomocí mezipaměti:

1. Adaptivní segmentace. Mezipaměť je obvykle rozdělena na stejně velké segmenty. Protože požadavky mohou mít různé velikosti, vede to ke zbytečné spotřebě bloků mezipaměti, protože jeden požadavek bude rozdělen na segmenty pevné délky. Mnoho moderních disků dynamicky mění velikost segmentu detekcí velikosti požadavku a přizpůsobením velikosti segmentu konkrétnímu požadavku, čímž zvyšuje efektivitu a zvětšuje nebo zmenšuje velikost segmentu. Počet segmentů se také může změnit. Tento úkol je složitější než operace se segmenty s pevnou délkou a může vést k fragmentaci dat v mezipaměti, což zvyšuje zatížení mikroprocesoru pevného disku.
2. Předvzorkování. Mikroprocesor pevného disku na základě analýzy aktuálně požadovaných dat a požadavků v předchozích okamžicích načte do mezipaměti data, která ještě nebyla vyžádána, ale má vysoké procento pravděpodobnosti, že tomu tak je. Nejjednodušším případem předběžného načítání je načítání dalších dat do mezipaměti, která leží o něco dále než aktuálně požadovaná data, protože statisticky je pravděpodobnější, že budou požadovány později. Pokud je algoritmus předběžného načtení správně implementován ve firmwaru disku, zvýší se tím rychlost jeho provozu v různých souborových systémech as různými typy dat.
3. Uživatelské ovládání. High-tech pevné disky mají sadu příkazů, které uživateli umožňují přesně ovládat všechny operace mezipaměti. Tyto příkazy zahrnují následující: povolení a zakázání mezipaměti, řízení velikosti segmentů, povolení a zakázání adaptivní segmentace a předběžného načítání atd.

Navzdory skutečnosti, že mezipaměť zvyšuje rychlost disku v systému, má také své nevýhody. Za prvé, mezipaměť vůbec nezrychluje disk během náhodných požadavků na informace umístěné na různých koncích plotny, protože u takových požadavků nemá smysl předběžné načítání. Také cache vůbec nepomáhá při čtení velkého množství dat, protože bývá poměrně malý, například při kopírování 10megabajtového souboru se s v naší době obvyklé 2megabajtové vyrovnávací paměti vejde do mezipaměti jen o něco méně než 20 % zkopírovaného souboru.

Kvůli těmto a dalším vlastnostem cache nezrychluje disk tak, jak bychom si přáli. Zvýšení rychlosti, které poskytuje, závisí nejen na velikosti vyrovnávací paměti, ale také na algoritmu pro práci s mezipamětí mikroprocesoru a také na typu souborů, se kterými se právě pracuje. A zpravidla je velmi obtížné zjistit, které algoritmy mezipaměti jsou použity v daném konkrétním disku.

Obrázek ukazuje cache čip disku Seagate Barracuda má kapacitu 4 megabity nebo 512 kilobajtů.

Ukládání operací čtení a zápisu do mezipaměti

Navzdory skutečnosti, že mezipaměť zvyšuje rychlost disku v systému, má také své nevýhody. Za prvé, mezipaměť vůbec nezrychluje disk během náhodných požadavků na informace umístěné na různých koncích plotny, protože u takových požadavků nemá smysl předběžné načítání. Také to vůbec nepomáhá při čtení velkého množství dat, protože... je obvykle docela malý. Například při kopírování 10megabajtového souboru s v naší době obvyklé 2megabajtové vyrovnávací paměti se do mezipaměti vejde jen o něco méně než 20 % zkopírovaného souboru.

Díky těmto vlastnostem cache nezrychluje disk tak, jak bychom si přáli. Zvýšení rychlosti, které poskytuje, závisí nejen na velikosti vyrovnávací paměti, ale také na algoritmu pro práci s mezipamětí mikroprocesoru a také na typu souborů, se kterými se právě pracuje. A zpravidla je velmi obtížné zjistit, které algoritmy mezipaměti jsou použity v daném konkrétním disku.

V posledních letech výrobci pevných disků výrazně zvýšili kapacitu mezipaměti svých produktů. Ještě na konci 90. let bylo 256 kilobajtů standardem pro všechny disky a pouze špičková zařízení měla 512 kilobajtovou vyrovnávací paměť. Aktuálně se 2 MB cache stala de facto standardem pro všechny disky, přičemž nejproduktivnější modely mají kapacity 8 nebo dokonce 16 MB. Zpravidla se 16 megabajtů nachází pouze na jednotkách SCSI. Existují dva důvody, proč vyrovnávací paměť disku rostla tak rychle. Jedním z nich je prudký pokles cen synchronních paměťových čipů. Druhým důvodem je přesvědčení uživatelů, že zdvojnásobení nebo dokonce čtyřnásobení velikosti mezipaměti značně ovlivní rychlost disku.

Velikost mezipaměti pevného disku samozřejmě ovlivňuje rychlost disku v operačním systému, ale ne tolik, jak si uživatelé představují. Výrobci využívají víry uživatele ve velikost cache a v reklamních brožurách hlasitě prohlašují, že velikost cache je čtyřnásobná oproti standardnímu modelu. Při porovnání stejného pevného disku s velikostí vyrovnávací paměti 2 a 8 megabajtů se však ukazuje, že zrychlení má za následek několik procent. K čemu to vede? Navíc pouze velmi velký rozdíl ve velikostech mezipaměti (například mezi 512 kilobajty a 8 megabajty) výrazně ovlivní rychlost disku. Musíte také pamatovat na to, že velikost vyrovnávací paměti pevného disku ve srovnání s pamětí počítače je poměrně malá a že k provozu disku často přispívá „softwarová“ mezipaměť, tedy mezilehlá vyrovnávací paměť organizovaná operační systém pro operace ukládání do mezipaměti se systémem souborů a umístěný v paměti počítače.

Ukládání do mezipaměti pro čtení a ukládání do mezipaměti pro zápis jsou v některých ohledech podobné, ale mají také mnoho rozdílů. Obě tyto operace jsou určeny ke zvýšení celkového výkonu disku: jedná se o vyrovnávací paměti mezi rychlým počítačem a pomalou mechanikou disku. Hlavní rozdíl mezi těmito operacemi je v tom, že jedna z nich nemění data na disku, zatímco druhá ano.

Bez ukládání do mezipaměti by každá operace zápisu vedla k únavnému čekání, než se hlavy přesunou na správné místo a data se zapíší na povrch. Práce s počítačem by byla nemožná: jak jsme již zmínili, tato operace by na většině pevných disků trvala minimálně 10 milisekund, což je z hlediska provozu počítače jako celku hodně, protože mikroprocesor počítače by musel čekat po dobu těchto 10 milisekund pokaždé, když jsou informace zapsány na pevný disk. Nejmarkantnější je, že existuje právě tento režim provozu s mezipamětí, kdy se data současně zapisují do mezipaměti i na povrch a systém čeká na dokončení obou operací. Toto se nazývá ukládání do mezipaměti pro zápis. Tato technologie poskytuje rychlejší práci, pokud je potřeba nově zaznamenaná data v blízké budoucnosti načíst zpět do počítače a samotný záznam trvá mnohem déle, než je doba, po které bude počítač tato data potřebovat.

Naštěstí existuje rychlejší způsob fungování mezipaměti: počítač zapíše data na disk, ta se uloží do mezipaměti a disk okamžitě systému odpoví, že zápis byl dokončen; počítač pokračuje v práci v domnění, že mechanika dokáže zapisovat data velmi rychle, přičemž mechanika počítač „oklamala“ a pouze zapsala potřebná data do mezipaměti a teprve poté je začala zapisovat na disk. Tato technologie se nazývá ukládání zpětného zápisu do mezipaměti.

Technologie ukládání do mezipaměti zpětného zápisu samozřejmě zvyšuje výkon, ale přesto má tato technologie také své nevýhody. Pevný disk sdělí počítači, že zápis již byl proveden, zatímco data jsou pouze v mezipaměti, a teprve poté začne zapisovat data na povrch. To nějakou dobu trvá. To není problém, pokud je počítač napájen. Protože Mezipaměť je nestálá paměť; v okamžiku vypnutí napájení je celý obsah mezipaměti nenávratně ztracen. Pokud byla v mezipaměti data čekající na zápis na povrch a bylo vypnuto napájení, data budou navždy ztracena. A co je také špatné, systém neví, zda byla data na disk zapsána přesně, protože... Winchester již oznámil, že to udělal. Ztrácíme tak nejen data samotná, ale také nevíme, jaká data nebyla zaznamenána a ani nevíme, že došlo k selhání. V důsledku toho může dojít ke ztrátě části souboru, což povede k narušení jeho integrity, ztrátě funkčnosti operačního systému atd. Tento problém samozřejmě neovlivňuje ukládání do mezipaměti čtení.

Kvůli tomuto riziku některé pracovní stanice neukládají do mezipaměti vůbec. Moderní jednotky umožňují zakázat režim ukládání do mezipaměti. To je důležité zejména v aplikacích, kde je přesnost dat velmi kritická. Protože Tento typ ukládání do mezipaměti výrazně zvyšuje rychlost disku, obvykle se však uchýlí k jiným metodám, které mohou snížit riziko ztráty dat v důsledku výpadku napájení. Nejběžnější metodou je připojení počítače k ​​nepřerušitelnému zdroji napájení. Všechny moderní disky mají navíc funkci „flush write cache“, která nutí disk zapisovat data z mezipaměti na povrch, ale systém musí tento příkaz provést naslepo, protože stále neví, zda jsou v mezipaměti data nebo ne. Pokaždé, když je napájení vypnuto, moderní operační systémy pošlou tento příkaz na pevný disk, poté je odeslán příkaz k zaparkování hlav (ačkoli tento příkaz nebylo možné odeslat, protože každý moderní disk automaticky zaparkuje hlavy, když napětí klesne pod maximální přípustnou úroveň ) a teprve poté se počítač vypne. To zaručuje bezpečnost uživatelských dat a správné vypnutí pevného disku.

spas-info.ru

Co je vyrovnávací paměť pevného disku a proč je potřeba?

Dnes je běžným úložným zařízením magnetický pevný disk. Má určité množství paměti určené k ukládání základních dat. Má také vyrovnávací paměť, jejímž účelem je ukládat mezilehlá data. Profesionálové nazývají vyrovnávací paměť pevného disku termínem „mezipaměť“ nebo jednoduše „mezipaměť“. Pojďme zjistit, proč je potřeba vyrovnávací paměť HDD, co ovlivňuje a jakou má velikost.

Vyrovnávací paměť pevného disku pomáhá operačnímu systému dočasně ukládat data, která byla načtena z hlavní paměti pevného disku, ale nebyla přenesena ke zpracování. Potřeba tranzitního úložiště je způsobena tím, že rychlost čtení informací z jednotky HDD a propustnost OS se výrazně liší. Počítač proto potřebuje dočasně uložit data do „mezipaměti“ a teprve poté je použít k zamýšlenému účelu.

Samotná vyrovnávací paměť pevného disku nejsou oddělené sektory, jak se domnívají nekompetentní uživatelé počítačů. Jde o speciální paměťový čip umístěný na interní desce HDD. Takové čipy mohou pracovat mnohem rychleji než samotný pohon. V důsledku toho způsobují zvýšení (o několik procent) výkonu počítače pozorovaného během provozu.

Stojí za zmínku, že velikost „mezipaměti“ závisí na konkrétním modelu disku. Dříve to bylo asi 8 megabajtů a toto číslo bylo považováno za uspokojivé. S rozvojem technologií však byli výrobci schopni vyrábět čipy s větším množstvím paměti. Proto má většina moderních pevných disků vyrovnávací paměť, jejíž velikost se pohybuje od 32 do 128 megabajtů. Největší „mezipaměť“ je samozřejmě instalována v drahých modelech.

Jaký vliv má vyrovnávací paměť pevného disku na výkon?

Nyní vám řekneme, proč velikost vyrovnávací paměti pevného disku ovlivňuje výkon počítače. Teoreticky, čím více informací je v „mezipaměti“, tím méně často bude operační systém přistupovat k pevnému disku. To platí zejména pro pracovní scénář, kdy potenciální uživatel zpracovává velké množství malých souborů. Jednoduše se přesunou do vyrovnávací paměti pevného disku a počkají tam, až na ně přijde řada.

Pokud se však počítač používá ke zpracování velkých souborů, pak „mezipaměť“ ztrácí svůj význam. Koneckonců, informace se nevejdou na mikroobvody, jejichž objem je malý. V důsledku toho uživatel nezaznamená zvýšení výkonu počítače, protože vyrovnávací paměť nebude prakticky využívána. K tomu dochází v případech, kdy operační systém spustí programy pro úpravu video souborů atd.

Při nákupu nového pevného disku se tedy doporučuje věnovat pozornost velikosti „mezipaměti“ pouze v případech, kdy plánujete neustále zpracovávat malé soubory. Pak opravdu zaznamenáte zvýšení výkonu vašeho osobního počítače. Pokud se však počítač používá pro běžné každodenní úkoly nebo zpracování velkých souborů, nemusíte schránce přikládat žádnou důležitost.