Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες κρυφής μνήμης, η προσωρινή μνήμη ανάγνωσης και η κρυφή μνήμη εγγραφής. Η προσωρινή μνήμη ανάγνωσης είναι ένα εργαλείο που παρέχει γρήγορη πρόσβαση σε δεδομένα που διαφορετικά θα ήταν αργή. Η κρυφή μνήμη εγγραφής είναι ένα εργαλείο που προσφέρει την ψευδαίσθηση των υψηλών ταχυτήτων εγγραφής, αποκρύπτοντας γενικά την πραγματική αργή ταχύτητα μιας συσκευής μνήμης από τον χρήστη.
Δομή μιας κρυφής μνήμης
Συνήθως, μια κρυφή μνήμη αποθηκεύεται ένα επίπεδο μνήμης χαμηλότερα από τα πραγματικά δεδομένα. Ωστόσο, τα δεδομένα από μια κρυφή μνήμη ενδέχεται να αποθηκευτούν περαιτέρω στην επόμενη βαθμίδα μνήμης. Υπάρχουν τέσσερις βαθμίδες μνήμης, με τη μνήμη cache/μητρώα της CPU να είναι η χαμηλότερη και ταχύτερη βαθμίδα και η αποθήκευση αρχείων να είναι η υψηλότερη και η πιο αργή βαθμίδα. Τα χαμηλότερα έως τα υψηλότερα επίπεδα είναι η προσωρινή μνήμη/μητρώα CPU, η μνήμη RAM συστήματος, οι μονάδες αποθήκευσης και η αποθήκευση αρχείων.
Κάθε βήμα προς τα κάτω στα επίπεδα μνήμης προσφέρει αυξημένη ταχύτητα πρόσβασης αλλά μειωμένη χωρητικότητα. Οι περισσότεροι οικικοί χρήστες έχουν μόνο τα τρία χαμηλότερα επίπεδα αποθήκευσης στον πραγματικό κόσμο. Η αποθήκευση αρχείων αναφέρεται γενικά σε αποθήκευση ταινιών που προορίζεται για μακροχρόνια αποθήκευση και αποθήκευση εκτός σύνδεσης. Η αποθήκευση αρχείων μπορεί επίσης να αναφέρεται στη χρήση οπτικών ή άλλων τυπικών μέσων αποθήκευσης που έχουν αφαιρεθεί από συσκευές και διατηρούνται εκτός σύνδεσης. Αυτά τα παραδείγματα είναι πολύ πιο πιθανό να βρεθούν στο σπίτι, αλλά εξακολουθούν να μην είναι τόσο συνηθισμένα.
Σημείωση: Σε κάποιο βαθμό, η αποθήκευση cloud θα μπορούσε να θεωρηθεί μια παραλλαγή της αποθήκευσης αρχείων. Είναι πολύ διαδικτυακό, αλλά δεν είναι απαραίτητα άμεσα προσβάσιμο και γενικά είναι αργή στην πρόσβαση. Τα αφαιρούμενα μέσα, όπως η μνήμη USB, καλύπτουν επίσης κάπως το όριο μεταξύ της μονάδας αποθήκευσης και της αποθήκευσης αρχείων.
Τύποι προσωρινής μνήμης δίσκου
Η κρυφή μνήμη δίσκου αναφέρεται σε οποιαδήποτε κρυφή μνήμη σε έναν "δίσκο", δηλαδή μονάδες αποθήκευσης όπως SSD και HDD. Υπάρχουν τρεις τύποι κρυφής μνήμης δίσκου. Η προσωρινή μνήμη ανάγνωσης θα περιλαμβάνει την προσωρινή αντιγραφή ορισμένων δεδομένων από τον αρχειακό χώρο αποθήκευσης για να γίνει ταχύτερη η πρόσβαση όσο χρειάζεται. Μια κρυφή μνήμη εγγραφής θα μπορούσε να έχει τη μορφή μιας κρυφής μνήμης SLC σε έναν SSD. Μια κρυφή μνήμη I/O θα ήταν γενικά κάποια μνήμη flash ή DRAM που χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση των λειτουργιών ανάγνωσης και εγγραφής. Το καθοριστικό χαρακτηριστικό όλων αυτών είναι ότι η κρυφή μνήμη βρίσκεται στον ίδιο τον δίσκο.
Διαβάστε την προσωρινή μνήμη δίσκου
Η έκδοση προσωρινής μνήμης ανάγνωσης μιας κρυφής μνήμης δίσκου είναι πιθανώς ο λιγότερο χρησιμοποιούμενος τύπος κρυφής μνήμης δίσκου. Η αποθήκευση αρχείων, εξ ορισμού, σπάνια χρειάζεται. Τα δεδομένα μπορούν επίσης να διαβαστούν απευθείας από αρχειακά μέσα. Το θέμα είναι η ταχύτητα. Ο χρόνος πρόσβασης είναι αργός, καθώς τα δεδομένα είναι εκτός σύνδεσης, απαιτώντας τον εντοπισμό και τη σύνδεση μιας κατάλληλης συσκευής αποθήκευσης. Οι ταχύτητες ανάγνωσης εξαρτώνται από το αρχειακό μέσο, αλλά γενικά θα είναι αρκετές για τις περισσότερες περιπτώσεις. Αλλά μπορεί να μην είναι ιδανικό για απαιτήσεις υψηλού εύρους ζώνης, όπως η προβολή βίντεο υψηλής ευκρίνειας. Σε αυτά τα σενάρια, μια προσωρινή μνήμη δίσκου ανάγνωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσωρινή αποθήκευση ενός αντιγράφου του αρχείου βίντεο σε ένα μέσο αποθήκευσης που μπορεί να το αναπαράγει σε πραγματικό χρόνο.
Εγγραφή προσωρινής μνήμης δίσκου
Οι σύγχρονοι SSD είναι απίστευτα γρήγοροι, προσφέροντας απίστευτα γρήγορες ταχύτητες ανάγνωσης και εγγραφής. Αυτό που μπορεί να μην συνειδητοποιήσετε είναι ότι αυτό δεν είναι τεχνικά αληθές. Οι περισσότεροι SSD στην αγορά είναι TLC, γνωστοί και ως Triple Layer Cells. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κελί μνήμης μπορεί να αποθηκεύσει τρία bit δεδομένων. Ενώ αυτό προσφέρει τριπλάσια πυκνότητα αποθήκευσης από το ακατέργαστο SLC (Single Layer Cells) με ένα bit ανά κελί, είναι επίσης πολύ πιο αργό.
Υπόδειξη: Το φλας TLC εξακολουθεί να είναι γρήγορο. Είναι πολλές φορές ταχύτερο από το μέγιστο εύρος ζώνης του διαύλου SATA 3 που χρησιμοποιείται από σκληρούς δίσκους και πρώιμους SSD. Το φλας QLC ή τα Τετραστάθμη Κυψέλες είναι ακόμη πιο αργά, σε ορισμένες δοκιμές στην πραγματικότητα αποδίδουν πιο αργά από τους σκληρούς δίσκους.
Η κρυφή μνήμη SLC επινοήθηκε για να κρύψει τις αργές ταχύτητες εγγραφής από τον χρήστη. Η κρυφή μνήμη SLC απλώς αντιμετωπίζει το φλας TLC ως φλας SLC, επιτρέποντάς του να λειτουργεί σε αυξημένες ταχύτητες. Τα δεδομένα που εγγράφονται στην κρυφή μνήμη SLC στη συνέχεια αντιγράφονται εσωτερικά στη μορφή TLC όσο γρήγορα επιτρέπουν οι ταχύτητες εγγραφής. Αυτή η τεχνική λειτουργεί άριστα, προσφέροντας αυξανόμενες ταχύτητες που έχουν απαιτήσει την ανάπτυξη νέων, ταχύτερων προτύπων.
Οι κρυφές μνήμες SLC, ωστόσο, έχουν ορισμένες προειδοποιήσεις. Το μέγεθος της κρυφής μνήμης SLC είναι το 1/3 του εναπομείναντος ελεύθερου χώρου του SSD. Καθώς ο SSD γεμίζει, το μέγεθος της κρυφής μνήμης SLC μειώνεται. Αυτό δεν είναι τόσο μεγάλο πρόβλημα σε μεγάλες άδειες μονάδες δίσκου, αλλά μπορεί να είναι σε μικρότερο ή σχεδόν χωρητικότητας SSD. Μόλις γεμίσει η κρυφή μνήμη SLC, ο χρήστης βλέπει ότι οι ταχύτητες εγγραφής μειώνονται δραματικά καθώς εκτίθενται στην γνήσια ταχύτητα εγγραφής TLC.
Σημείωση: Τεχνικά, εάν πρόκειται να εγγραφούν δεδομένα σε αρχειακά μέσα στο μέλλον, οποιοσδήποτε δίσκος αποθήκευσης θα μπορούσε να θεωρηθεί ως προσωρινή μνήμη εγγραφής για το αρχειακό μέσο. Ωστόσο, αυτό το νόημα δεν θα μπορούσε να θεωρηθεί γενικά.
I/O Cache δίσκου
Οι σκληροί δίσκοι είναι γενικά αρκετά αργοί, ακόμη και στον βέλτιστο φόρτο εργασίας τους. Για να αποκρύψετε όσο το δυνατόν περισσότερο αυτό από τον χρήστη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια κρυφή μνήμη I/O. Μια κρυφή μνήμη I/O αποθηκεύει τις λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής, όπως απαιτείται. Αυτή η κρυφή μνήμη αποτελείται συνήθως από μνήμη Flash ή DRAM στην ίδια τη μονάδα δίσκου. Οι χωρητικότητες είναι γενικά χαμηλές, αν και η κατηγορία SSHD ή Solid State Hybrid Drive που διαθέτει μνήμη Flash προσφέρει πιο σημαντικές δυνατότητες αν και δεν συγκρίνονται με τις σύγχρονες χωρητικότητες SSD.
Η αποθήκευση στην κρυφή μνήμη σημαίνει ότι ο σκληρός δίσκος δεν χρειάζεται να βρει και στη συνέχεια να διαβάσει τα δεδομένα. Αυτό μπορεί να προσφέρει εξαιρετικά πλεονεκτήματα απόδοσης, αλλά μόνο σε επόμενες λειτουργίες ανάγνωσης. Η πρώτη ανάγνωση είναι πάντα αργή. Η αποθήκευση στην κρυφή μνήμη σημαίνει ότι μικρές λειτουργίες εγγραφής μπορούν να απορροφηθούν στην κρυφή μνήμη και στη συνέχεια να εγγραφούν στον πραγματικό σκληρό δίσκο όσο πιο γρήγορα επιτρέπει. Αυτό προσφέρει μεγαλύτερες ταχύτητες, αλλά παρουσιάζει μεγάλη πτώση της απόδοσης εάν εξαντληθεί ποτέ η προσωρινή μνήμη.
Μια κρυφή μνήμη I/O πρέπει να εξισορροπεί προσεκτικά τις ανάγκες τόσο των συναρτήσεων ανάγνωσης όσο και εγγραφής, ειδικά όταν είναι διαθέσιμη μόνο μια μικρή κρυφή μνήμη. Οι μεγαλύτερες κρυφές μνήμες αναιρούν κάπως αυτό το ζήτημα, αν και οι ακραίες θήκες με μεγάλα σύνολα δεδομένων μπορούν ακόμα να κατακλύσουν τη μνήμη cache flash των μεγαλύτερων SSHD.
Σημείωση: Οι SSD μπορούν επίσης τεχνικά να χρησιμοποιήσουν την ενσωματωμένη DRAM τους ως προσωρινή μνήμη I/O. Ωστόσο, αυτό χρησιμοποιείται συνήθως κυρίως ή αποκλειστικά για την αποθήκευση του πίνακα μετάφρασης λογικών προς φυσική διευθύνσεων που χρησιμοποιείται για την εύρεση δεδομένων στο SSD.
συμπέρασμα
Η κρυφή μνήμη δίσκου είναι μια κρυφή μνήμη που υπάρχει απευθείας σε μια μονάδα αποθήκευσης. Μπορεί να έχει τη μορφή προσωρινής μνήμης ανάγνωσης ή εγγραφής ή προσωρινής μνήμης I/O. Ανάγνωση κρυφής μνήμης συνήθως αποθηκεύει δεδομένα από πιο αργή, αρχειακή αποθήκευση. Οι κρυφές μνήμες εγγραφής αποκρύπτουν από το χρήστη τις αργές ταχύτητες εγγραφής των δίσκων αποθήκευσης. Οι κρυφές μνήμες εισόδου/εξόδου αποκρύπτουν τόσο τις αργές ταχύτητες ανάγνωσης όσο και τις αργές ταχύτητες εγγραφής από τον χρήστη.
Οι κρυφές μνήμες είναι εξαιρετικά εργαλεία χρηστικότητας, αλλά μπορούν να προκαλέσουν πονοκεφάλους στους χρήστες όταν εξαντληθούν. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις δυναμικές κρυφές μνήμες εγγραφής όπως η κρυφή μνήμη SLC. Καθώς οι μη τεχνικοί χρήστες μπορεί να μην καταλαβαίνουν γιατί οι ταχύτητες εγγραφής τους είναι τόσο αργές και επομένως να μην μπορούν να τις διορθώσουν αντιμετωπίζοντας προβλήματα χωρητικότητας.