Кэш данных диска. Увеличение скорости работы жесткого диска. Включение функции кэширования записей
Кэш память – это сверх быстрая память, которая по сравнению с оперативной памятью имеет повышенное быстродействие.
Кэш память дополняет функциональное значение оперативной памяти.
При работе компьютера все вычисления происходят в процессоре, а данные для этих вычислений и их результаты хранятся в оперативной памяти. Скорость работы процессора в несколько раз превосходит скорость обмена информацией с оперативной памятью. Учитывая, что между двумя операциями процессора может выполняться одна или несколько операций с более медленной памятью, получаем, что процессор должен время от времени простаивать без работы и совокупная скорость компьютера падает.
Кэш-памятью управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память, т.е. кэш-контроллер загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памят-и, и возвращает, когда нужно, модифицирован-ные процессором данные в оперативную память.
Кэш память процессора выполняет примерно ту же функцию, что и оперативная память. Только кэш - это память встроенная в процессор и потому быстрее оперативной памяти, отчасти благодаря своему положению. Ведь линии связи, идущие по материнской плате, и разъем пагубно влияют на скорость. Кэш современного персонального компьютера расположен прямо на процессоре, благодаря чему удалось сократить линии связи и улучшить их параметры.
Кэш-память используется процессором для хранения информации. В ней буферизируются самые часто используемые данные, за счет чего, время очередного обращения к ним значительно сокращается.
Во всех современных процессорах имеется кэш (по-английски - cache) - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти.
Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора.
При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему кэш первого уровня (обозначаемый как L1), с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины - кэш инструкций и кэш данных. С кэшем L1 взаимодействует кэш второго уровня - L2, который, как правило, гораздо больше по объему и является смешанным, без разделения на кэш команд и кэш данных.
Некоторые десктопные процессоры, по примеру серверных процессоров, также порой обзаводятся кэшем третьего уровня L3. Кэш L3 обычно еще больше по размеру, хотя и несколько медленнее, чем L2 (за счет того, что шина между L2 и L3 более узкая, чем шина между L1 и L2), однако его скорость, в любом случае, несоизмеримо выше, чем скорость системной памяти.
Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не инксклюзивный кэш. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена - в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не инксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная - и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы. Эксклюзивная схема кэширования используется в процессорах AMD, тогда как не эксклюзивная - в процессорах Intel.
Эксклюзивная кэш-память
Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в L1 и L2.
При считывании информации из ОЗУ в кэш - информация сразу заносится в L1. Когда L1 заполнен, то, информация переносится из L1 в L2.
Если при считывании процессором информации из L1 нужная информация не найдена, то она ищется в L2. Если нужная информация найдена в L2, то кэши первого и второго уровня обмениваются между собой строками (самая "старая" строка из L1 помещается в L2, а на ее место записывается нужная строка из L2). Если нужная информация не найдена и в L2, то обращение идет к оперативной памяти.
Эксклюзивная архитектура применяется в системах, где разность между объемами кэшей первого и второго уровня относительно невелика.
Инклюзивная кэш-память
Инклюзивная архитектура предполагает дублирование информации, находящейся в L1 и L2.
Схема работы следующая. Во время копирования информации из ОЗУ в кэш делается две копии, одна копия заносится в L2, другая копия - в L1. Когда L1 полностью заполнен, информация замещается по принципу удаления наиболее "старых данных" - LRU (Least-Recently Used). Аналогично происходит и с кэшем второго уровня, но, поскольку его объем больше, то и информация хранится в нем дольше.
При считывании процессором информации из кэша, она берется из L1. Если нужной информации в кэше первого уровня нет, то она ищется в L2. Если нужная информация в кэше второго уровня найдена, то она дублируется в L1 (по принципу LRU), а затем, передается в процессор. Если нужная информация не найдена и в кэше второго уровня, то она считывается из ОЗУ.
Инклюзивная архитектура применяется в тех системах, где разница в объемах кэшей первого и второго уровня велика.
Однако Кэш-память малоэффективна при работе с большими массивами данных (видео, звук, графика, архивы). Такие файлы просто не помещаются в КЭШ, поэтому все время приходится обращаться к оперативной памяти, или даже к HDD. В таких случаях все преимущества исчезают.Потому-то бюджетные процессоры (например, Intel Celeron) с урезанным КЭШем так популярны, что на производительность в мультимедийных задачах (связанных с обработкой больших массивов данных) объем КЭШа сильно не влияет, даже несмотря на урезанную частоту работы шины Intel Celeron.
Кэш-память на жестком диске
Как правило, на всех современных жестких дисках есть собственная оперативная память, называемая кэш-памятью (cache memory) или просто кэшем. Производители жестких дисков часто называют эту память буферной. Размер и структура кэша у фирм-производителей и для различных моделей жестких дисков существенно отличаются.
Кэш-память выступает в роли буфера для хранения промежуточных данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы для дальнейшей обработки, а также для хранения данных, к которым система обращается довольно часто. Необходимость наличия транзитного хранилища вызвана разницей между скоростью считывания данных с жесткого диска и пропускной способностью системы.
Обычно кэш память используется как для записи данных так и для чтения, но на SCSI дисках иногда требуется принудительное разрешение кэширования записи, так обычно по умолчанию кэширование записи на диск для SCSI запрещено. Хоть это и противоречит вышесказанному, но размер кеш-памяти не является решающим для повышения эффективности работы.
Более важна организация обмена данными с кэшем для увеличения производительности диска в целом.
Кроме этого на производительность в целом влияет алгоритмы работы управляющей электроники, предотвращающие ошибки при работе с буфером (хранение неактуальных данных, сегментирование и т.д.)
В теории: чем больше будет объем кеш памяти, тем выше вероятность, что необходимые данные находятся в буфере и не нужно будет «беспокоить» жесткий диск. Но на практике случается, что диск с большим объемом кэш-памяти мало чем отличается по производительности от жесткого диска с меньшим объемом, такое случается при работе с файлами большого размера.
Нормальное функционирование операционной системы и быстрая работа программ на компьютере обеспечиваются оперативной памятью. Каждый пользователь знает, что от ее объема зависит количество задач, которые ПК может выполнять одновременно. Подобной памятью, только в меньших объемах, оснащаются и некоторые элементы компьютера. В данном материале речь пойдет о кэш-памяти жесткого диска.
Кэш-память (или буферная память, буфер) – область, где хранятся данные, которые уже считались с винчестера, но еще не были переданы для дальнейшей обработки. Там хранится информация, которой ОС Windows пользуется чаще всего. Необходимость в этом хранилище возникла из-за большой разницы между скоростью считывания данных с накопителя и пропускной способностью системы. Подобным буфером обладают и другие элементы компьютера: процессоры, видеокарты, сетевые карты и др.
Объемы кэша
Немаловажное значение при выборе HDD имеет объем буферной памяти. Обычно эти устройства оснащают 8, 16, 32 и 64 Мб, но имеются буферы на 128 и 256 Мб. Кэш довольно часто перегружается и нуждается в чистке, так что в этом плане больший объем всегда лучше.
Современные HDD в основном оснащаются кэш-памятью на 32 и 64 Мб (меньший объем уже редкость). Обычно этого достаточно, тем более что у системы есть собственная память, которая вкупе с ОЗУ ускоряет работу жесткого диска. Правда, при выборе винчестера не все обращают внимание на устройство с наибольшим размером буфера, так как цена на такие высока, да и параметр этот не является единственным определяющим.
Главная задача кэш-памяти
Кэш служит для записи и чтения данных, но, как уже было сказано, это не основной фактор эффективной работы жесткого диска. Здесь важно и то, как организован процесс обмена информацией с буфером, а также, насколько хорошо работают технологии, предотвращающие возникновение ошибок.
В буферном хранилище содержаться данные, которые используются наиболее часто. Они подгружаются прямо из кэша, поэтому производительность увеличивается в несколько раз. Смысл в том, что нет необходимости в физическом чтении, которое предполагает прямое обращение к винчестеру и его секторам. Этот процесс слишком долгий, так как исчисляется в миллисекундах, в то время как из буфера данные передаются во много раз быстрее.
Преимущества кэш-памяти
Кэш занимается быстрой обработкой данных, но у него есть и другие преимущества. Винчестеры с объемным хранилищем могут значительно разгрузить процессор, что приводит к его минимальному задействованию.
Буферная память является своего рода ускорителем, который обеспечивает быструю и эффективную работу HDD. Она положительно влияет на запуск ПО, когда речь идет о частом обращении к одним и тем же данным, размер которых не превышает объема буфера. Для работы обычному пользователю более чем достаточно 32 и 64 Мб. Дальше эта характеристика начинает терять свою значимость, так как при взаимодействии с большими файлами эта разница несущественна, да и кому захочется сильно переплачивать за более объемный кэш.
Узнаем объем кэша
Если размер винчестера — величина, о которой несложно узнать, то с буферной памятью другая ситуация. Не каждый пользователь интересуется этой характеристикой, но если возникло такое желание, обычно ее указывают на упаковке с устройством. В противном случае можно найти эту информацию в интернете или воспользоваться бесплатной программой HD Tune.
Утилита, предназначенная для работы с HDD и SSD, занимается надежным удалением данных, оценкой состояния устройств, сканированием на наличие ошибок, а также дает подробную информацию о характеристиках винчестера.
В этой статье мы рассказали, что такое буферная память, какие задачи она выполняет, каковы ее преимущества и как узнать ее объем на винчестере. Выяснили, что она важна, но не является основным критерием при выборе жесткого диска, а это — положительный момент, учитывая высокую стоимость устройств, оснащенных большим объемом кэш-памяти.
Вас наверно интересовал хоть раз вопрос о том, как увеличить кэш жесткого диска и насколько это безопасно.
К сожалению я спешу вас огорчить — именно это невозможно, потому как сама плата кэша установлена внутри диска, и мы к ней доступа не имеем. Но кэш жесткого диска можно увеличить, сделать это достаточно просто, вот только проблема в том, что для этого нужно пожертвовать частью ОЗУ. Программа на уровне драйвера (это означает, что система этот кэш видеть не будет, она будет видеть только программу, которая много заняла ОЗУ и все) будет кэшировать не файлы, что очень важно, а блоки!.
Называется эта программа PrimoCache . Эта программа начинает свою работу только после загрузки самой Windows, поэтому сама загрузка не ускорится. Важно понимать принцип работы, чтобы не делать поспешных выводов.
Программа платная, но есть тестовый период в 60 дней, которого достаточно чтобы оценить эффект.
Не стоит выделять на кэш диска слишком большой обьем ОЗУ, иначе система скорее всего может просто тормозить временами, так как не будет хватать оперативной памяти. Лично я рекомендую устанавливать кэш не более 50% от всего обьема ОЗУ если у вас обьем всей памяти больше 4 Гб и не более 25% если меньше.Такой кэш ускоряет работу диска хотя бы потому, что процесс записи отлаживается, в общем счете уменьшается — он происходит не постоянно, как это делают некоторые программы, а через некоторое время, которое можно указать в настройках. Что это дает? Это дает максимальную скорость чтения данных с диска, если их нет в кэше, так как этому не мешает процесс записи.
Программа PrimoCache отлично может увеличить срок службы SSD, так как позволяет снизить на него нагрузку, особенно это будет полезно для дешевых SSD-накопителей. Еще одно преимущество, что сбрасывание кэша на SSD-диск будет намного быстрее, чем на обычный, это удобно в тех случаях, когда у вас кэш большого обьема.Также узкое место в диске — это запись большого количества мелких файлов. В этом случае эта проблема решается, так как мелкие файлы сперва будут помещены в кэш, откуда потом не мешая пользователю будут записаны на диск.
Так что если вас эта утилита заинтересовала, то вот она — Новый PrimoCache 2.0.0 - это супер кэш для твоего диска! . В этой статье я рассматриваю вторую версию утилиты, думаю проблем с установкой и настройкой не будет.
Если на компьютере нет «тяжелых» процессов работы с диском, то есть запись большого количества файлов, их чтение, или все это одновременно — то вы можете не заметить эффект от PrimoCache. Утилита не ускоряет жесткий диск, а позволяет ему работать на максимум! При этом к часто используемым блокам файловой системы доступ будет мгновенный.Еще добавлю то, что система кэширует не блоки, а сами файлы. А PrimoCache кэширует именно блоки файловой системы, ему все равно что это за файл. Поэтому например Windows 10 лично у меня работает быстрее, так как в кэш попадает много блоков, которые использует непосредственно сама система.
Кэшированием записей на устройстве хранения называется использование высокоскоростной энергозависимой памяти для накопления команд записи, отправляемых на устройства хранения данных, и их кэширования до тех пор, пока их не обработает более медленный носитель (либо физические диски, либо недорогая флэш-память). Для большинства устройств, использующих кэширование записей, требуется непрерывная подача электропитания.
Для управления кэшированием записей на диске откройте Панель управления - Диспетчер устройств .
В разделе Дисковые устройства дважды щелкните нужный диск.
Перейдите на вкладку Политики
Быстрое удаление
Это значение обычно является оптимальным выбором для устройств, которые может понадобиться часто отключать от системы, таких как USB-устройства флэш-памяти, SD, MMC, Compact Flash или аналогичные карты памяти и другие внешние подключаемые устройства хранения.
Если выбран параметр Быстрое удаление , то Windows управляет командами, передаваемыми устройству, используя метод, называемый сквозным кэшированием . При сквозном кэшировании устройство работает с командами записи, как если бы кэш отсутствовал. Кэш может обеспечить небольшой выигрыш в быстродействии, но акцент ставится на обеспечение максимальной безопасности данных путем перехвата команд, передаваемых основному устройству хранения. Основное преимущество состоит в предоставлении возможности быстро удалять устройство хранения без риска потери данных. Например, при случайном извлечении флэш-диска из своего порта вероятность потери данных, записываемых на него, значительно уменьшается.
Оптимальная производительность
Этот вариант обычно является оптимальным для устройств, которые должны обеспечить максимально возможное быстродействие; для устройств, редко удаляемых из системы. Если выбрано это значение и устройство отключается от системы до того, как на него записываются все данные (например, при удалении USB-устройства флэш-памяти), то данные могут быть потеряны.
Если выбран вариант , то Windows использует метод, называемый кэшированием с отложенной записью. При использовании этого метода устройству хранения разрешается самому определять, сэкономит ли высокоскоростной кэш время при выполнении команд записи. Если да, то устройство сообщает компьютеру, что данные были успешно сохранены, несмотря на то, что данные в действительности могут отсутствовать на основном устройстве хранения (таком как диск или флэш-память). Этот метод заметно повышает производительность операций записи, которые часто оказываются основным узким местом для быстродействия системы в целом. Но если по какой-либо причине электропитание устройства пропадает, то могут быть потеряны все данные, находящиеся в кэше (которые компьютер считает безопасно сохраненными).
Запись кэша на диск
По умолчанию Windows использует запись кэша на диск. Это означает, что система будет периодически отдавать устройству хранения команду на передачу основному устройству хранения всех данных, хранящихся в кэше. Выбор параметра отключает эти периодические команды на передачу данных. Не все устройства поддерживают все эти возможности.
Если первостепенной задачей является высокая скорость передачи данных, следует включить оба параметра: в разделе Политика удаления выберите пункт Оптимальная производительность , а в разделе Политика кэширования записей выберите пункт Разрешить кэширование записей для этого устройства (если оборудование системы и устройство хранения поддерживают эти функции).
Как изменить для устройства параметры кэширования записей?
Большинство ориентированных на потребителя устройств хранения, например USB-устройства флэш-памяти, карты памяти SD или MMC или внешние диски, не позволяет изменять параметры кэширования для устройства. Внутренние жесткие диски с интерфейсами SATA или SAS, поставляемые с Windows, обычно позволяют изменять эти параметры (зависит от изготовителя устройства). Чтобы понять возможности кэширования, предоставляемые конкретным устройством, и определить, какие параметры лучше всего соответствуют вашим потребностям, обратитесь к документации, предоставляемой изготовителем.
Дополнительные сведения о предотвращении потери данных
Системы, в которых в любом месте между приложением и устройством хранения включено кэширование записей, должны быть стабильными и не зависеть от скачков электропитания. Если подключенное к системе устройство использует кэширование записей, в алгоритмах кэширования для устройства используется предположение о непрерывной доступности электропитания как для кэша, так и для операций перемещения данных в кэш и из кэша. Если известно, что у системы или источника питания возможны проблемы с обеспечением питания, то эти возможности не следует использовать.
Также следует осторожно удалять съемные устройства хранения, такие как USB-устройства флэш-памяти, карточки памяти SD, MMC или Compact Flash, внешние диски. При использовании параметра Безопасное удаление Windows сможет защитить данные пользователя в большинстве сценариев. Но определенные драйверы или приложения могут не соответствовать модели Windows, что может привести к потере данных при удалении подобных устройств. По возможности перед удалением из системы любого внешнего устройства хранения следует вызвать приложение «Безопасное удаление».
Источники: справочная документация Windows.
Есть некоторый простой алгоритм настроек, который помогает ускорить работу жесткого диска. И работа действительно ускоряется. Просто необходимо следовать всем предложенным пунктам и последовательности и вопрос — как ускорить работу hdd, станет простыми настройками и банальными изменениями.
Как ускорить работу hdd?
Немного вступления, для того, чтобы Вы понимали, с чем вообще имеете дело. Сначала в нашу эру компьютерных технологий пришли такие знакомые устройства, как SSD. Но они настолько недоступны в денежном эквиваленте, что мало кто может их позволить себе вообще. Дешёвые же решения — это совсем другая тема, они не просто спорны, они зачастую малоэффективны. У них всегда есть несколько критериев, которые и определяют их ценовые качества:
— мизерный (то есть маленький) срок службы;
— небольшой объем;
— не такие шустрые.
Вывод напрашивается сам собой. Хотите экономить, но не знаете как — статья в помощь. Читайте далее, как реорганизовать свой жесткий диск и сделать его чуточку шустрее.
Настройки системные для лучшей работы жесткого диска
Довольно простые правила для ускорения работы hdd. Тут все на самом деле просто. Оказывается, ОС Windows, по своей сути, любит использовать диск для своих целей. Это могут быть:
— фоновые нужды.
И может данная функция и не является главенствующей для пользователя. Но вот такой, по сути, хитрец этот ОС Windows. Самая распространённая вещь, которую выполняет названный умник — это дефрагментация. Зачастую процесс её запускается строго по расписанию. И это в корень неверно. При таком действии не должно ничто влиять на диск. И лучше такие вещи проводить вручную.
И вот что станет первоочередным занятием — это отключение этой самой дефрагментации по расписанию.
Отключение дефрагментации
Вот как следует поступить:
1) мой компьютер;
2) свойства;
3) сервис;
4) выполнить дефрагментацию;
5) настроить расписание.
В последнем пункте просто снимаем галочку с графы «выполнять по расписанию».
Ликвидация индексации
Под ликвидацией понимается простое действие со стороны пользователя, которое уберёт индексацию для быстрого поиска. Она также ни к чему для обычных пользователей. И этим Вы также ускорите работу hdd. Поскольку спасёте небольшое количество производительности у диска.
Алгоритм работы:
1) мой компьютер;
2) свойства;
3) вкладка общие. Здесь необходимо снять галочку с «разрешить индексировать содержимое файлов на этом диске в дополнение к свойствам файла». Теперь просто нажать кнопку применить.
Теперь после того, как нажали применить появиться запрос. В нём тоже нужно будет сделать изменения. Выбираем кнопку «К диску С и ко всем вложенным файлам и папкам».
Включить кэширование записи для жестких дисков
Это действие также способно повысить производительность. Вот те действия, которые требуется применить:
1) мой компьютер;
2) свойства;
3) оборудование;
4) тип. Далее переходим на кнопку свойства и в всплывшей вкладке «политика». Но тут уже необходимо выставить сразу две галочки. Это галочка «разрешить кэширование записей для этого устройства» и галочка «отключить очистку буфера кэша записей Windows для этого устройства».
Всего в три шага ускорим работу:
1. Отключение дефрагментации.
2. Ликвидация индексации.
3. Включить кэширование записи для жестких дисков.
Всё это действительно обеспечивает повышенную работу hdd прямо на глазах. Применима данная теория к таким операционным системам, как:
— Windows XP;
— Windows Vista;
— Windows 7.
Все эти мероприятия применимы не только к жестким дискам. Они также могут быть использованы и для эффективной работы переносных устройств. К ним отнесены:
— жесткие диски внешние;
— флешки;
— диски IDE.
Разница будет только в самом наборе галочек у вкладки «политика». Прочитав даже эту небольшую инструкцию, Вы уже с лёгкостью сможете применить её на своём устройстве. О компьютерах по-русски — это когда работает устройство во всю силу и эта работа не влияет на срок службы. Покажите своему диску, как надо работать, чтобы темпы были быстрыми, а лишних действий не происходило.
