Datorer är komplicerade maskiner, fyllda med dussintals mindre komponenter, som alla arbetar tillsammans. Alla som har arbetat med PC-hårdvara är bekanta med de viktigaste diskspecifikationerna, som kapacitet, läs-/skrivhastigheter och skivrotationshastigheter för hårddiskar. Det finns dock en mindre känd och ofta förbisedd funktion som påverkar hastigheten och prestandan på dina lagringsenheter. Funktionen är känd som RAM (Random Access Memory) eller cache för hårddiskar (HDD) och dynamiskt RAM-minne för SSD-enheter (Solid State Drives). Låt oss ta en snabb titt på vad hårddisken och SSD-cachen är och hur de fungerar.
Vad är hårddiskcache?
Hårddiskens cache är ofta känd som diskbufferten. Med det namnet blir dess syfte lite mer transparent. Det fungerar som ett tillfälligt minne medan hårddisken läser och skriver data till den permanenta lagringen på plattorna.
Du kan tänka på en hårddisks cache som RAM-minne designat specifikt för hårddisken. Hårddiskar har inbyggda mikrokontroller som styr och bearbetar data som kommer in och ut, ungefär som en CPU. Hårddiskens RAM-minne arbetar tillsammans med mikrokontrollern för att lagra minne när det bearbetas.
Du kan också tänka på hårddiskcache som något som liknar buffring när det gäller strömmande innehåll. Alla har tagit itu med att streama en video på en långsam anslutning. Videospelaren väntar före eller under uppspelning med att samla in data för att fortsätta spela upp videon smidigare allt eftersom den fortskrider. Hårddiskcachen gör att en hårddisk kan göra samma sak när den läser och skriver data.
Hur fungerar hårddiskcache?
När hårddisken läser och skriver data dras den från plattorna. Mycket ofta arbetar hårddisken med samma data upprepade gånger eftersom personen som använder datorn vanligtvis arbetar med en eller två uppgifter åt gången. Hårddisken håller data i sin cache som du eller dina program använder oftast och nu senast, vilket eliminerar behovet av att ta ut det från plattorna varje gång data behövs. Denna åtgärd påskyndar enhetens prestanda.
Hårddiskar: Läsa framåt och bakom
Vanligtvis hämtar en hårddisk inte bara upp den data den behöver. Den läser också informationen runt den. Hårddiskar är inte effektiva. De snurrande plattorna och läs-/skrivhuvudena är i sig begränsade av fysiska rörliga delar, som är mycket långsammare än SSD-enheter utan rörliga komponenter. Därför försöker hårddiskar kompensera genom att gissa.
När en användare eller ett program begär data (påminner mig om Tron), läser hårddisken dessa data och data runt den från plattan och lagrar allt i bufferten. Eftersom det finns en hygglig sannolikhet att omgivande data är liknande, antar enheten att användaren eller processen också kommer att begära omgivande data snart.
Hårddiskar: Kvällsdataflöde
Det finns många olika steg för att hämta data från en hårddisk. Var och en av dem tar tid, och de synkroniseras sällan. Överföring av data från hårddisken via SATA går vanligtvis snabbare än hårddisken kan läsa och skriva data till plattorna. Diskbufferten används ofta för att jämna ut detta dataflöde och göra processen mycket smidigare.
Hårddiskar: Minimera väntetider vid skrivning
Återigen, hårddiskar är långsamma. De är förmodligen den mest tidskrävande delen av alla datorer på grund av deras fysiskt rörliga delar. Att skriva data är vanligtvis “smärsamt” för användaren.
Hårddiskar: Syftet med cachen
HDD-cache (RAM) hjälper till att påskynda dataskrivningsprocessen genom att praktiskt taget lura resten av datorn. En hårddisk tar data till sin cache och börjar skriva den. Istället för att vänta på att skriva all data på plattorna, signalerar hårddisken datorn att den gjorde det. PC eller Mac fortsätter antingen att skicka mer data eller går vidare till andra uppgifter, i tron att processen är klar. Oavsett vilket gör detta att datorn kan fortsätta till nästa händelse.
Det finns dock en nackdel med att cachelagra data. Medan hårddisken försöker hålla sitt löfte att skriva data, kan den förlora den. Om datorn stängs av plötsligt kommer alla data som lagras i cachen kommer försvinna. RAM/cache är flyktig lagring.
Snabba upp hårddiskar
Högre HDD RAM (cache) betyder inte snabbare prestanda på enstaka uppgifter direkt. Det är inte så att det får drevet att gå snabbare. Att ha en diskbuffert gör det dock möjligt för en diskenhet att multitaska mycket mer effektivt, och chansen är stor att det är något du behöver.
Det är sällsynt att en enhet bara gör en sak eller bara interagerar med en process åt gången. Diskbaserade hårddiskar är fortfarande välkända lagringsenheter i moderna datorer. SSD-enheter ersätter dock gradvis dessa hårddiskar. Även med en enda uppgift kan flera program behöva komma åt enhetens lagring samtidigt. Du kanske arbetar med två eller flera filer, upplever bakgrundsuppgifter eller till och med får uppdateringar.
Servrar är ett annat utrymme där det är viktigt att ha lite RAM-minne på hårddiskar. Serverhårddiskar kommer alltid att göra flera saker. Tänk på en databas bakom en webbplats. Närhelst en användare slutför en åtgärd som webbplatsen måste lagra eller logga, kommer webbplatsen åt informationen och skriver den till databasen. Varje gång någon ens tittar på den webbplatsen läses den från databasen. Det skulle vara sällsynt att de enheter som lagrar den databasen inte skulle utföra flera uppgifter samtidigt.
Vad är cachen i SSD:er?
SSD:er är inte lika långsamma som fysiska hårddiskar, så behöver de lite cache också? Kort sagt, det gör de. Medan RAM-minne på hårddiskar beter sig som RAM-minne i PC:n eller grafisk bearbetningsenhet (GPU), fungerar cachen i solid-state-enheter som DRAM. Det är mycket snabbare och håller jämna steg med SSD:erna.
Även om SSD:er är mycket snabbare än sina diskbaserade motsvarigheter, ger cache fortfarande fördelar. Solid-state-enheter använder den fortfarande för att reglera in-/utdata och ge snabbare läs- och skrivåtkomst. Samtidigt har vissa SSD:er inte inbyggt DRAM. Det sparar på strömförbrukningen men tvingar drivenheterna att kompensera på andra sätt.
En annan sak att notera är att SSD:er skriver i batcher snarare än sektorer, så de måste ladda grupper av data, lägga till dem från cachen och sedan lägga tillbaka dem och gå vidare till nästa grupp av data. Det är därför DRAM-cachen är fördelaktig.
Sammantaget spelar cachen roll, även i SSD:er. Det är inte lika viktigt som de primära enhetsspecifikationerna, men du bör överväga det. Om din hårddisk är multitasking eller körs kontinuerligt, som med en server, för utveckling eller till och med för spel, leta efter större RAM-storlekar. Du kommer att se de största fördelarna med det. Hemanvändare som letar efter en lagringsenhet för tillfällig användning behöver inte oroa sig så mycket för det, även om flera flikar i en webbläsare tillsammans med en YouTube-video och två kalkylblad samtidigt som de tar emot uppdateringar kan sakta ner saker och ting. För SSD:er är vattnet lite grumligare, men det är ändå värt att överväga DRAM i din beslutsprocess. Andra faktorer kan dock lätt överskugga det.