Скорость чтения и записи в кэш-память такая же, как и в ОЗУ

Обновлено: 21.11.2024

Во-первых, это правда, верно? Я чувствую, что чтение всегда будет быстрее, чем запись, и этот парень проводит некоторые эксперименты, чтобы «доказать» это. Он не объясняет почему, просто упоминает «проблемы с кэшированием». (и его эксперименты, кажется, не беспокоятся о предварительной выборке)

Но я не понимаю, почему. Если это важно, давайте предположим, что мы говорим об архитектуре Nehalem (например, i7), которая имеет кэш L1, L2 для каждого ядра, а затем общий инклюзивный кэш L3.

Возможно, это потому, что я неправильно понимаю, как работает чтение и запись, поэтому я напишу свое понимание. Пожалуйста, сообщите мне, если что-то не так.

Не уверен насчет последнего шага. Просачиваются ли данные в кеши, то есть в случае промаха кеша память сначала считывается в L3/L2/L1, а затем считывается оттуда? Или он может «обойти» все кэши, а затем кэширование происходит параллельно на потом. (чтение = доступ ко всем кешам + выборка из ОЗУ в кеш + чтение из кеша?)

Опять не уверен насчет последнего шага. Может ли запись выполняться «в обход» всех кешей, или запись включает в себя всегда сначала чтение в кеш, изменение кэшированной копии и разрешение аппаратному обеспечению сквозной записи фактически записывать в ячейку памяти в ОЗУ? (запись = чтение всех кешей + выборка из ОЗУ в кеш + запись в кеш, запись в ОЗУ параллельно ==> запись — это почти надмножество чтения?)

Пожалуйста, не размещайте сообщения между сайтами SE. Либо отметьте мод для запроса и/или подождите, пока мод перенесет ваш другой вопрос сюда. Если вы хотите, чтобы это было здесь, а не там, поскольку вы уже опубликовали оба места, подумайте о том, чтобы удалить его из SO.

Чтение чего-либо является пассивным, запись (изменение) чего-либо является активным. Активность почти всегда сложнее, чем пассивность. ;)

У вас здесь что-то элементарно не так. Адресуется каждый бит данных. нет просачивания уровней кэша в поисках данных, как если бы вы угадывали.

2 ответа 2

Память должна хранить свои биты в двух состояниях, между которыми существует большой энергетический барьер, иначе бит изменится при малейшем воздействии. Но при записи в эту память мы должны активно преодолевать этот энергетический барьер.

Преодоление энергетического барьера в оперативной памяти требует ожидания, пока энергия перемещается. Простой поиск значения бита занимает меньше времени.

Я недостаточно уверен в деталях того, как кеширование взаимодействует с оперативной памятью, чтобы ответить на эту часть вопроса с каким-либо авторитетом, поэтому я оставлю это кому-то другому.

Спасибо за это. Теперь я лучше понимаю, почему «чистая» запись будет медленнее, чем чистое чтение. Но какое значение имеют электронные факторы? Я имею в виду, будет ли разница чисто из-за электронных факторов примерно в 1,5 раза между пропускной способностью чтения и записи? Есть идеи? (под чистым я подразумеваю исключение кешей)

Случай записи: если вам нужно что-то записать в память и у вас есть хороший контроллер памяти, игнорирующий все кэширование, все, что вам нужно сделать, это отправить транзакцию в контроллер памяти с данными, которые вы хотите записать. Из-за правил упорядочения памяти, как только транзакция покидает ядро, вы можете перейти к следующей инструкции, поскольку вы можете предположить, что аппаратное обеспечение позаботится о записи в память. Это означает, что запись практически не занимает времени.

Случай чтения. С другой стороны, чтение — это совершенно другая операция, и кэширование в значительной степени облегчает эту задачу. Если вам нужно прочитать данные, вы не сможете перейти к следующему шагу в своей программе, пока не получите данные на руки. Это означает, что вам нужно сначала проверить кэши, а затем память, чтобы увидеть, где находятся данные. В зависимости от того, где находятся данные, ваша задержка соответственно пострадает. В системе без потоковой обработки, без конвейерной обработки ядра и без предварительной выборки вы просто сжигаете циклы ядра, ожидая возврата данных, чтобы перейти к следующему шагу. Кэш и память на несколько порядков медленнее, чем скорость ядра/регистровое пространство. Вот почему чтение происходит намного медленнее, чем запись.

Возвращаясь к транзакции записи, единственная проблема, с которой вы можете столкнуться со скоростью, — это чтение после транзакции записи по тому же адресу. В этом случае ваша архитектура должна гарантировать, что ваше чтение не перепрыгнет через вашу запись. Если это произойдет, вы получите неверные данные обратно. Если у вас действительно умная архитектура, поскольку эта запись распространяется в сторону памяти, если происходит чтение по тому же адресу, аппаратное обеспечение может вернуть данные задолго до того, как они попадут в память. Даже в случае чтения после записи, с точки зрения ядра, время занимает не запись, а чтение.

С точки зрения ОЗУ: даже если мы не говорим о ядре, а говорим только о ОЗУ/контроллере памяти, выполнение записи в MC приведет к тому, что MC сохранит его в буфере и отправит ответ. назад о том, что транзакция завершена (хотя это не так). Используя буферы, нам не нужно беспокоиться о фактической скорости записи DIMM/RAM, потому что об этом позаботится MC. Единственное исключение в этом случае — когда вы делаете большие блоки записи и выходите за пределы возможностей буфера MC. В этом случае вам действительно нужно начать беспокоиться о скорости записи в ОЗУ. И это то, на что ссылается связанная статья. Затем вам нужно начать беспокоиться о физических ограничениях скорости чтения и записи, о которых говорит ответ Дэвида. В любом случае, обычно это глупо для ядра; вот почему DMA был изобретен. Но это совсем другая тема.

Кэш-память играет ключевую роль в компьютерах. Фактически, все современные компьютерные системы, включая настольные ПК, серверы в корпоративных центрах обработки данных и облачные вычислительные ресурсы, имеют небольшие объемы очень быстрой статической оперативной памяти (SRAM), расположенной очень близко к центральному процессору (ЦП). Эта память называется кэш-памятью.

Несмотря на свой небольшой размер по сравнению с основной памятью (ОЗУ) или дополнительной памятью (ресурсами хранения), кэш-память оказывает огромное влияние на общую производительность системы.

Что такое кэш-память?

Компьютерные системы оснащены жесткими дисками или твердотельными накопителями (SSD) для обеспечения большой емкости и долговременного хранения данных, а также оперативной памятью, которая используется для хранения данных и программного кода, которые центральный процессор использует или собирается использовать. понадобится в самое ближайшее время. Оперативная память намного быстрее, чем жесткий диск или хранилище SSD. Обычно он состоит из динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), которая также дороже в пересчете на гигабайт или сохраненные данные.

Но ЦП работает намного быстрее, чем ОЗУ, поэтому иногда ему приходится ждать, пока инструкции или данные считываются из ОЗУ, прежде чем он сможет продолжить обработку, что снижает общую производительность компьютерной системы.

Чтобы этого не происходило, компьютерные системы обычно оснащаются кэш-памятью: небольшим объемом динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), которая является очень быстрой, но очень дорогой и расположена очень близко к самому ЦП.

В этой кэш-памяти хранятся данные или инструкции, которые процессор может использовать в ближайшем будущем. Поскольку это избавляет ЦП от ожидания, для повышения производительности чтения используется кэширование.

Кэш-память и производительность

Кэш-память повышает производительность компьютера. Кэш-память расположена очень близко к ЦП, либо на самом чипе ЦП, либо на материнской плате в непосредственной близости от ЦП и соединена специальной шиной данных. Таким образом, инструкции и данные могут быть прочитаны из него (и записаны в него) гораздо быстрее, чем в случае с обычной оперативной памятью.

Это означает, что процессор с меньшей вероятностью будет вынужден ждать — или время ожидания будет значительно сокращено. В результате очень небольшой объем кэш-памяти может привести к значительному увеличению производительности компьютера.

Как работает кэш-память?

Кэш-память работает, беря данные или инструкции по определенным адресам памяти в ОЗУ и копируя их в кэш-память вместе с записью исходного адреса этих инструкций или данных.

В результате получается таблица, содержащая небольшое количество адресов оперативной памяти и копии инструкций или данных, содержащихся в этих адресах оперативной памяти.

Кэш памяти «сработал»

Когда процессору требуются инструкции или данные из заданного адреса ОЗУ, то, прежде чем извлекать их из ОЗУ, он проверяет, содержит ли кэш-память ссылку на этот адрес ОЗУ. Если это так, то он считывает соответствующие данные или инструкции из кэш-памяти, а не из ОЗУ. Это известно как «попадание в кэш». Так как кэш-память быстрее, чем ОЗУ, и поскольку она расположена ближе к центральному процессору, она может получить и начать обработку инструкций и данных намного быстрее.

Та же процедура выполняется, когда данные или инструкции необходимо записать обратно в память. Однако в этом случае есть дополнительный шаг, потому что если что-то записывается в кэш-память, то в конечном итоге это также должно быть записано в ОЗУ.

Как это делается, зависит от политики записи кеша. Простейшая политика называется сквозной записью: при этой политике все, что записывается в кеш памяти, сразу же записывается в ОЗУ.

Альтернативная политика — «обратная запись». Используя политику «обратной записи», данные, записываемые в кэш-память, теперь сразу же записываются и в ОЗУ. Все, что записывается в кэш-память, помечается как «грязное», что означает, что оно отличается от исходных данных или инструкций, которые были считаны из ОЗУ.Когда она удаляется из кэш-памяти, то и только тогда она записывается в оперативную память, заменяя исходную информацию.

Промежуточные политики позволяют ставить «грязную» информацию в очередь и записывать обратно в ОЗУ в пакетном режиме, что может быть более эффективным, чем многократная запись по отдельности.

Кэш памяти «промах»

Если данные или инструкции по заданному адресу оперативной памяти не найдены в кэш-памяти, это называется «промахом кэша». В этом случае ЦП вынужден ждать, пока информация извлекается из ОЗУ.

На самом деле данные или инструкции извлекаются из ОЗУ и записываются в кэш-память, а затем отправляются в ЦП. Причина этого в том, что данные или инструкции, которые недавно использовались, скорее всего, снова потребуются в ближайшем будущем. Таким образом, все, что ЦП запрашивает из ОЗУ, всегда копируется в кэш-память.

(Есть исключение. Некоторые данные редко используются повторно, их можно пометить как некэшируемые. Это предотвращает ненужное занятие ценного пространства кэш-памяти данными.)

В связи с этим возникает вопрос, что произойдет, если кэш-память уже заполнена. Ответ заключается в том, что часть содержимого кэш-памяти необходимо «выселить», чтобы освободить место для новой информации, которую необходимо туда записать.

Если необходимо принять решение, кэш памяти применит «политику замены», чтобы решить, какая информация будет вытеснена.

Существует несколько возможных политик замены. Одной из наиболее распространенных является политика наименее использовавшихся (LRU). В этой политике используется принцип, согласно которому, если данные или инструкции не использовались в последнее время, то они с меньшей вероятностью потребуются в ближайшем будущем, чем данные или инструкции, которые потребовались совсем недавно.

Ключевое значение кэш-памяти

Кэш-память необходима для устранения узких мест производительности между ОЗУ и ЦП. Его использование аналогично использованию оперативной памяти в качестве дискового кеша. В этом случае часто используемые данные, хранящиеся во вторичных системах хранения (таких как жесткие диски или твердотельные накопители), временно помещаются в оперативную память, где ЦП может получить к ним доступ гораздо быстрее.

Поскольку ОЗУ дороже (но быстрее), чем вторичное хранилище, дисковые кэши меньше, чем жесткие диски или твердотельные накопители. Поскольку SRAM дороже (но быстрее), чем DRAM, кэши памяти меньше, чем RAM.

Типы кэш-памяти

Первичный кэш Большая часть кэш-памяти физически расположена на том же кристалле, что и сам ЦП, а часть, ближайшая к ядрам ЦП, иногда называется первичным кэшем, хотя этот термин больше не используется.

Вторичная кэш-память Часто это относится к дополнительной части кэш-памяти, расположенной на отдельной микросхеме материнской платы рядом с процессором. Этот термин также больше не используется, поскольку большая часть кэш-памяти теперь расположена на самом кристалле ЦП.

Уровни кэш-памяти

Современные компьютерные системы имеют более одной части кэш-памяти, и эти кэши различаются по размеру и близости к ядрам процессора, а значит, и по скорости. Они известны как уровни кэша.

Самая маленькая и самая быстрая кэш-память — это кэш-память 1-го уровня, или кэш-память L1, а следующей является кэш-память L2. В настоящее время большинство систем имеют кэш-память L3, а с момента выпуска чипов Skylake Intel также добавила кэш-память L4 в некоторые из своих процессоров.

Уровень 1

Кэш L1 — это кэш-память, встроенная в сам ЦП. Он работает на той же тактовой частоте, что и процессор. Это самый дорогой тип кэш-памяти, поэтому его размер крайне ограничен. Но поскольку он очень быстрый, это первое место, где процессор будет искать данные или инструкции, которые могли быть буферизованы из ОЗУ.

На самом деле в большинстве современных процессоров кэш L1 разделен на две части: раздел данных (L1d) и раздел инструкций (L1i). Они содержат данные и инструкции соответственно.

Современный ЦП может иметь размер кэша порядка 32 КБ L1i и L1d на ядро.

Уровень 2

Кэш L2 также может располагаться в микросхеме ЦП, хотя и не так близко к ядру, как кэш L1. Или, что реже, он может быть расположен на отдельном чипе рядом с процессором. Кэш L2 дешевле и больше, чем кэш L1, поэтому размер кэша L2, как правило, больше и может составлять порядка 256 КБ на ядро.

Уровень 3

Кэш уровня 3, как правило, намного больше, чем кэш L1 или L2, но он также отличается еще одним важным аспектом. В то время как кэши L1 и L2 являются частными для каждого ядра процессора, кэш L3, как правило, является общим кешем, общим для всех ядер. Это позволяет ему играть важную роль в обмене данными и межъядерной связи. Кэш L3 может иметь размер порядка 2 МБ на ядро.

Отображение кэша

Кэш-память, как уже говорилось, чрезвычайно быстра, то есть ее можно очень быстро считывать.

Но существует потенциальное узкое место: прежде чем данные можно будет считать из кэш-памяти, их необходимо найти. Процессор знает адрес оперативной памяти данных или инструкции, которую он хочет прочитать. Он должен искать в кеше памяти, чтобы увидеть, есть ли ссылка на этот адрес ОЗУ в кеше памяти вместе со связанными данными или инструкциями.

Существует несколько способов отображения данных или инструкций из ОЗУ в кэш памяти, и они напрямую влияют на скорость, с которой их можно найти. Но есть компромисс: минимизация времени поиска также сводит к минимуму вероятность попадания в кеш, а максимизация вероятности попадания в кеш увеличивает вероятное время поиска.

Обычно используются следующие методы сопоставления кеша:

Прямое сопоставление

При использовании кеша с прямым отображением существует только одно место в кэш-памяти, где может храниться данный блок данных из ОЗУ.

Это означает, что ЦП должен заглянуть только в одно место в кэше памяти, чтобы увидеть, присутствуют ли данные или инструкции, которые он ищет, и если они есть, они будут найдены очень быстро. Недостаток кэша с прямым отображением заключается в том, что он сильно ограничивает объем данных или инструкций, которые можно хранить в кэше памяти, поэтому попадания в кэш случаются редко.

Ассоциативное сопоставление

Также известное как полностью связанное сопоставление, оно противоположно прямому сопоставлению. При ассоциативной схеме отображения любой блок данных или инструкций из ОЗУ можно поместить в любой блок кэш-памяти. Это означает, что ЦП должен просмотреть всю кэш-память, чтобы увидеть, содержит ли она то, что он ищет, но вероятность попадания в кеш гораздо выше.

Набор-ассоциативное сопоставление

Компромиссом между двумя типами сопоставления является установленное ассоциативное сопоставление, которое позволяет сопоставлять блок оперативной памяти с ограниченным числом различных блоков кэш-памяти.

Поиск в двухсторонней системе занимает в два раза больше времени, чем в системе с прямым сопоставлением, поскольку ЦП должен искать в двух местах, а не только в одном, но вероятность попадания в кеш гораздо выше.

Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован в 2016 году и с тех пор обновлялся с учетом последней информации о ОЗУ и хранилище.

Недостаток памяти — одна из самых распространенных причин проблем с компьютером (и, так сказать, проблем с людьми). Но любой специалист службы технической поддержки скажет вам, что пользователи компьютеров часто не имеют четкого представления о различных типах памяти в своих компьютерах. Пользователи часто называют память и хранилище взаимозаменяемыми.

Итак, почему важно понимать разницу между хранилищем и памятью? Ответ сводится к производительности. Если ваш компьютер работает медленно или работает плохо, основной причиной может быть нехватка памяти или памяти. Поняв, как оба компонента обеспечивают работу вашего компьютера, вы сможете принять более взвешенное решение о том, какой компьютер купить (или имеет ли смысл подумать об обновлении).

Это еще не все. Имея четкое представление о различных компонентах компьютера, вы можете диагностировать проблемы с производительностью, влияющие на производительность вашего компьютера. Если проблемы возникают из-за нехватки места, добавление дополнительного хранилища — отличный способ повысить производительность.

Разница между памятью и хранилищем

Основная память вашего компьютера называется оперативной памятью (т. е. оперативной памятью). Вы можете думать об этом как о рабочем пространстве, которое компьютер использует для выполнения работы — стол, если хотите. Когда вы дважды щелкаете по приложению, открываете документ или делаете что-то еще, часть вашего «рабочего стола» закрывается и не может использоваться ничем другим. По мере того, как вы открываете больше файлов, это похоже на то, как будто на вашем столе появляется все больше и больше предметов. Использовать стол с несколькими файлами легко, но стол, заваленный кучей вещей, использовать сложно.

В дополнение к оперативной памяти ваш компьютер, вероятно, также имеет хранилище, например жесткий диск (HDD) или твердотельный накопитель (SSD), где данные записываются на длительный срок. Вы можете использовать его для хранения старых записей компании, таких как налоговая декларация пятилетней давности, вашей музыкальной коллекции и приложений, которые вы используете. Хранилище компьютера похоже на картотеку — место рядом с вашим рабочим местом, где вы можете получить информацию по мере необходимости.

Оперативная память энергозависима, то есть хранящаяся в ней информация исчезает при выключении питания или при перезагрузке компьютера. Хранилище другое — оно постоянное. Данные остаются записанными на диск до тех пор, пока они не будут стерты или пока не выйдет из строя носитель информации (подробнее об этом позже).

Что такое оперативная память?

Оперативная память представляет собой компьютерные микросхемы — интегральные схемы, — которые либо припаиваются непосредственно к основной логической плате вашего компьютера, либо устанавливаются в модули памяти, которые вставляются в разъемы на логической плате вашего компьютера.

К данным, хранящимся в ОЗУ, можно получить доступ почти мгновенно, независимо от того, в какой части памяти они хранятся, поэтому это происходит очень быстро — за миллисекунды. Оперативная память DDR4, один из новейших типов оперативной памяти, способна обеспечить максимальную скорость передачи данных 19200 МБ/с! Оперативная память имеет очень быстрый путь к центральному процессору компьютера (т. е. к центральному процессору), мозгу компьютера, который выполняет большую часть работы.

Узнайте, сколько у вас оперативной памяти

Выполните следующие действия, чтобы проверить, сколько оперативной памяти установлено на вашем компьютере. Начнем с компьютера Apple. Нажмите на меню Apple, а затем нажмите «Об этом Mac». На снимке экрана ниже мы видим, что компьютер имеет 16 ГБ ОЗУ.

Сколько оперативной памяти в Windows 10 (Панель управления > Система и безопасность > Система).

На компьютере с Windows 10 выполните следующие действия, чтобы узнать, сколько оперативной памяти у вас установлено. Откройте панель управления, нажав кнопку Windows и введя «панель управления», затем нажмите «Система и безопасность», а затем нажмите «Система». Найдите строку «Установленная память (ОЗУ)». На снимке экрана ниже видно, что на компьютере установлено 16 ГБ оперативной памяти.

Сколько оперативной памяти в Windows 10 (Панель управления > Система и безопасность > Система).

Если ваш компьютер устарел и его можно модернизировать, увеличение объема оперативной памяти может повысить производительность. В частности, больший объем оперативной памяти позволяет вам одновременно использовать больше приложений, документов и файлов большего размера.

Люди, которые работают с очень большими файлами, такими как большие базы данных, видео и изображения, могут значительно выиграть от увеличения объема оперативной памяти. Если вы регулярно используете большие файлы, стоит проверить, можно ли увеличить объем оперативной памяти вашего компьютера.

Что такое память компьютера?

Компьютерам требуется какое-то энергонезависимое хранилище — место, где данные могут оставаться, даже когда компьютер выключен, поэтому вам не нужно перезагружать и вводить все заново каждый раз, когда вы используете компьютер. В этом смысл наличия хранилища в дополнение к оперативной памяти.

Хранилище для подавляющего большинства используемых сегодня компьютеров состоит из жесткого диска или твердотельного накопителя. На дисках может быть много места, которое можно использовать для хранения приложений, документов, данных и всего остального, что вам нужно для работы (и для работы вашего компьютера).

Узнайте, сколько у вас места для хранения

Чтобы узнать, сколько свободного места у вас есть на компьютере Mac, выполните следующие действия. Нажмите на меню Apple, затем «Об этом Mac», а затем откройте «Хранилище». На снимке экрана ниже мы обвели кружком место, где отображается доступное хранилище.

Место на диске в Mac OS (Меню Apple > Об этом Mac > Хранилище).

На компьютере с Windows 10 также легко узнать, сколько свободного места у вас есть. Нажмите кнопку Windows и введите «файловый проводник». Когда откроется проводник, нажмите «Этот компьютер» в списке параметров на левой панели. На снимке экрана ниже мы обвели кружком место, где отображается доступное хранилище (в данном случае 200 ГБ).

Место на диске в Windows 10 (Этот ПК > Компьютер).

Как правило, хранилище работает медленнее, чем ОЗУ. Жесткие диски — это механические устройства, поэтому они не могут получать доступ к информации так же быстро, как память. В большинстве персональных компьютеров для хранения данных используется интерфейс Serial ATA (SATA), который работает медленнее, чем оперативная память.

Так зачем вообще использовать жесткие диски? Ну, они дешевые и доступные. И это еще не все: хранение данных на компьютере становится быстрее благодаря популярности твердотельных накопителей.

Твердотельные накопители намного быстрее жестких дисков, поскольку в них используются интегральные схемы. В твердотельных накопителях для хранения данных используется особый тип схемы памяти, называемой энергонезависимой оперативной памятью (NVRAM), поэтому все остается на своих местах, даже когда компьютер выключен.

Несмотря на то, что в твердотельных накопителях используются микросхемы памяти, а не механические пластины, которые необходимо считывать последовательно, они все же медленнее, чем оперативная память. Есть две причины такой разницы в скорости. Во-первых, микросхемы памяти в твердотельных накопителях работают медленнее, чем в оперативной памяти. Во-вторых, узким местом является интерфейс, соединяющий запоминающее устройство с компьютером. Для сравнения, оперативная память имеет гораздо более быстрый интерфейс.

Как ОЗУ и хранилище влияют на производительность вашего компьютера

ОЗУ

Для большинства повседневных целей использования компьютеров — электронной почты, написания документов, работы в Интернете или просмотра Netflix — оперативной памяти, поставляемой с нашим компьютером, достаточно. В будущем вам, возможно, потребуется добавить еще немного памяти, чтобы не отставать от новых приложений и операционных систем.

В некоторых случаях увеличение оперативной памяти оправдано. Например, редактирование видео и изображений с высоким разрешением занимает много памяти. Кроме того, для высококачественной аудиозаписи и редактирования, а также для некоторых научных работ требуется значительный объем оперативной памяти.

Однако не на всех компьютерах можно увеличить объем оперативной памяти. Например, Chromebook имеет фиксированную оперативную память — вы не можете установить больше. В следующий раз, когда вы будете покупать новый компьютер, получите ответы на важные вопросы о памяти. Для начала узнайте, сколько оперативной памяти установлено на компьютере. Во-вторых, определите, можно ли увеличить объем оперативной памяти компьютера.

Когда оперативная память вашего компьютера заполнена, ваш компьютер должен проявить творческий подход, чтобы продолжать работать. В частности, ваш компьютер начинает временно использовать ваш жесткий диск или твердотельный накопитель в качестве «виртуальной памяти». Если у вас есть относительно быстрое хранилище, такое как SSD, виртуальная память будет быстрой. С другой стороны, использование традиционного жесткого диска будет довольно медленным.

Хранилище

Помимо оперативной памяти, наиболее серьезным узким местом для повышения производительности вашего компьютера может быть хранилище. Даже при наличии большого количества оперативной памяти компьютерам необходимо считывать и записывать информацию из системы хранения (например, с жесткого диска или твердотельного накопителя).

Жесткие диски бывают разной скорости и размера. Многие работают со скоростью 5400 об/мин (т. е. их центральные оси вращаются со скоростью 5400 оборотов в минуту). Вы увидите более высокую производительность с приводом на 7200 об/мин. В некоторых случаях вы можете даже решить использовать диск на 10 000 об/мин. Более быстрые диски стоят дороже, громче и потребляют больше энергии, но они могут быть хорошим вариантом.

Новые дисковые технологии позволяют жестким дискам быть больше и быстрее. Эти технологии включают заполнение накопителя гелием вместо воздуха для уменьшения трения о пластины диска и использование тепла или микроволн для повышения плотности диска, например, в накопителях с магнитной записью с нагреванием (HAMR) и приводах с магнитной записью с использованием микроволн (MAMR). /p>

Сегодня самым популярным вариантом компьютерного хранилища быстро становятся твердотельные накопители. Этот тип компьютерного хранилища популярен, потому что он быстрее, холоднее и занимает меньше места, чем традиционные жесткие диски. Они также менее восприимчивы к магнитным полям и физическим толчкам, что делает их идеальными для ноутбуков. Однако есть и обратная сторона: они стоят больше денег за гигабайт, чем жесткий диск.

Чтобы узнать больше о разнице между жесткими дисками и твердотельными накопителями, ознакомьтесь с нашей статьей "Жесткий диск (HDD) и твердотельный накопитель (SSD): в чем разница?"

Добавление дополнительного дискового пространства

По мере увеличения потребности пользователя в дисковом хранилище, как правило, для хранения большего объема данных ему нужны диски большего размера. Первым шагом может быть замена существующего диска на более крупный и быстрый диск. Или вы можете решить установить второй диск. Один из подходов заключается в использовании разных дисков для разных целей. Например, используйте SSD для операционной системы, а затем храните свои бизнес-видео на SSD большего размера.

Если требуется больше места для хранения, можно добавить внешний диск, чаще всего через USB или Thunderbolt для подключения к компьютеру. Это может быть один диск или несколько дисков, и для защиты данных может использоваться технология виртуализации хранилища данных, например RAID.

Если у вас действительно большие объемы данных или вы просто хотите упростить обмен данными с другими людьми в вашем регионе или в другом месте, вы, вероятно, обратитесь к сетевому хранилищу (NAS). Устройство NAS может содержать несколько дисков, обычно использует технологию виртуализации данных, такую как RAID, и доступно для всех в вашей локальной сети и, если хотите, в Интернете. Устройства NAS могут предложить большой объем хранилища и другие услуги, которые в прошлом обычно предлагались только выделенными сетевыми серверами.

Создавайте резервные копии раньше и чаще

Независимо от того, как вы настраиваете хранилище на своем компьютере, помните, что технология может дать сбой. Вам всегда нужна резервная копия, чтобы вы могли легко восстановить все. Лучшая стратегия резервного копирования также не должна зависеть от какого-либо одного устройства. Вместо того, чтобы полагаться на одно устройство, лучше использовать удаленное резервное копирование, например Backblaze.

Есть вопрос? Дайте нам знать об этом в комментариях. И если у вас есть идеи о вещах, которые вы хотели бы видеть в будущих выпусках нашего «В чем разница?» серия, пожалуйста, дайте нам знать!

О Молли Клэнси

Молли Клэнси — писатель, специализирующийся на объяснении технических концепций простым и доступным языком. Обладая более чем 15-летним опытом, она имеет обширный опыт работы в различных отраслях, от технологий B2B до проектирования и путешествий класса люкс.Глубокое любопытство побуждает ее неоднократно объяснять, что означают такие термины, как ядро ОС и предварительный запрос, чтобы каждый мог их понять.

Кэш — это очень быстрая и небольшая память, которая обычно находится на ЦП.

Кэш-память доступна или работает быстрее, чем ОЗУ;
Он используется для хранения общих/ожидаемых/часто используемых данных/операций;
Он ближе к ЦП, чем ОЗУ/расположен между ОЗУ и ЦП/на той же плате, что и ЦП/с более высокой скоростью чтения/записи;

ЦП делает запрос
Кэш проверяется на наличие данных
Если данные найдены в кеше, они возвращаются в ЦП (это называется попаданием в кеш)
Если данные не будут найдены в кеше, данные будут возвращены из основной памяти.

Здесь я нашел замечательную аналогию. Если вы не уверены в кэш-памяти, я предлагаю вам прочитать верхнюю часть этой статьи.

Кэш-память работает быстро, потому что:

Кэш ЦП работает быстрее, поскольку находится на том же кристалле, что и процессор. Другими словами, запрошенные данные не нужно передавать по шине процессору; он уже есть.
Кэш на жестком диске быстрее, потому что он находится в твердотельной памяти, а не на вращающихся дисках.
В случае кэша на веб-сайте это происходит быстрее, поскольку данные уже извлечены из базы данных (которая в некоторых случаях может находиться в любой точке мира).

В основном это касается местности. Кэш устраняет этап передачи данных.

Локальность – это причудливый способ обозначения данных, которые находятся "близко друг к другу" либо во времени, либо в пространстве. Кэширование с меньшей, более быстрой (но, как правило, более дорогой) памятью работает, потому что, как правило, относительно небольшой объем общих данных — это данные, к которым обращаются чаще всего. [1]

В настоящее время время цикла DRAM составляет около 70 нс. Кэш представляет собой статическое ОЗУ на кристалле и имеет время доступа около 6 нс. [2]

Читайте также: